【正文】 2211???? tgtg ?nn BB 21 ?tt HH 21 ? 漏磁場與磁粉檢測 漏磁場的形成 所謂漏磁場，就是鐵磁性材料磁化后，在不連續(xù)性處或磁路的 截面變化處，磁感應線離開和進入表面時形成的磁場。 磁路定律： mrNIsLNI ????磁路的串聯(lián)和并聯(lián) 串聯(lián)磁路 式中 Rm=Rml+Rm0 mmml RNIRRNISlSlNI??????000?? 并聯(lián)磁路 式中 串聯(lián)磁路和并聯(lián)磁路的推導 串聯(lián)磁路和并聯(lián)磁路的計算 ????mm RRNI21111mmm RRR?? 當磁通量從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，它的量不變。鐵磁性材料磁化后，不僅能產(chǎn) 生附加磁場， 而且還能夠把絕大部分磁感線約束在一定的閉合 路徑上，見下圖。但實際上通電線圈很 難產(chǎn)生上千 Oe的外加磁場強度，所以通常采用延長塊將工件接 長，以增大 L/D值，減小退磁場的影響。 退磁因子 N與工件幾何形狀有關(guān) . 磁化尺寸相同的鋼管和鋼棒，鋼管比鋼棒產(chǎn)生的退磁場小 . 磁化同一工件，交流電比直流電產(chǎn)生的退磁場小 . )1(1 ???ooNHH??)1(000000 ??????????? ??????????? ??????rNHHHHNHHBNHHHH ????退磁場的計算 計算結(jié)果討論： 當 L/D≤2時，退磁場影響很大，工件磁化需要很大的外加磁場 強度。其數(shù)學表達式為： H ――有效磁場（ A/m） Ho――外加磁場（ A/m） ΔH――退磁場（ A/m） HHH o ??? 得 : 退磁因子 N N 主要與工件的形狀有關(guān)（ L/D），對于完整的閉合的環(huán)形試樣 N=0；對于球體， N=；對于圓鋼棒， L/D愈小， N愈大。 退磁場 退磁場定義 把鐵磁性材料磁化時，由材料中磁極所產(chǎn)生的磁場稱為退磁 場，它對外加磁場有削弱作用，用符號 ΔH表示。交流磁場值比直流磁場值愈大，則擺動的 范圍愈大。 45176。 擺動磁場的合成 直流電磁軛與交流通電法復合磁化工件用直流電磁軛進行縱向磁 化，并同時用交流通電法進行周向磁化，如下圖所示。另外四個磁極外側(cè)仍然有旋轉(zhuǎn)磁場存 在，只是有效磁化范圍較小。 交叉磁軛產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場 2． 旋轉(zhuǎn)磁場分布特點 交叉磁軛的磁場無論在四個磁極的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，其分布都是極 不均勻的。 由該圖不難看出，隨著時間的變化，合成磁場的方向在旋轉(zhuǎn)，當 激磁電流相位角 ωt由 0逐漸變到 2π時，其合成磁場正好旋轉(zhuǎn)一周。 ，兩相磁軛 激磁電流的相位差 φ=2π/3時，不同瞬間其合成磁場形成的過程。 1)2c o s2c o s2()2s i n2s i n2( 222221 ???? ???? mm HHHH1H2HmH?1H 2H 下圖是交叉磁軛的四個磁極所在平面幾何中心點旋轉(zhuǎn)磁場如何 形成的幾何模型。 —— 1相磁軛產(chǎn)生的磁場； —— 2相磁軛產(chǎn)生的磁場； —— 與 的峰值； —— 兩相磁軛的幾何夾角； φ —— 兩相磁軛激磁電流的相位差； 當兩相磁軛的幾何夾角 α 與兩相磁軛激電流的相位差 φ 均為 90176。 。 能形成旋轉(zhuǎn)磁場的基本條件是：兩相磁軛的幾何夾角 α 與兩相 激磁電流的相位差 φ 均不等于 0176。 它的四個磁極分別由兩相具有一 定相位差的正弦交變電流激磁 。 交叉磁軛的磁場合成 1． 旋轉(zhuǎn)磁場的形成 交叉磁軛屬于復合 磁化（多向磁化）它是 利用兩相或多相磁場相 互疊加而形成的合成磁 場對工件進行磁化的， 如右圖所示。 磁場的合成 當有多個磁場同時對工件進行多方向磁化時，對工件作用的磁場 應是各磁場的矢量和，即合成磁場為各個磁場矢量的疊加。該感應電 流在工件中又產(chǎn)生磁場，稱為感應磁場。 感應電流和感應磁場 1. 感應電流的產(chǎn)生 如下圖，將鐵芯插入環(huán)行工件中，把工件當作變壓器的次級線 圈。 磁軛法磁化時，以提升力來衡量導入工件的磁感應強度或磁通。線圈法磁化工件時，由于在工件兩端產(chǎn)生磁極，因而會產(chǎn)生退磁場。 理論計算 P31 例 1 例 2 應用 （ 1）開路磁化：把需要磁化的工件放在線圈中進行磁化或?qū)Υ笮凸ぜM行繞電纜進行磁化，常稱為線圈法。 在線圈橫截面上，靠近線圈 內(nèi)壁中心的磁場強度較線圈中 心強，見右圖。 )(2)(2122212RRrRrIH????21 RrR ??RIH?2? 通電線圈的磁場 磁場方向： 右手定則 磁場大小： 空載通電線圈中心的 磁場強度可用下式計算 22c osDLNILNIH??? ?????? c o s)c o s( c o s21 0120 nInIB ??? H－－磁場強度（ A/m） N－－線圈匝數(shù) L－－線圈長度（ m） D－－線圈直徑（ m） －－線圈對角線與軸線的夾角 線圈縱向磁化的磁化力用安匝（ IN）來表示。并且 鋼管內(nèi)壁的磁場強度和磁感 應強度都比外壁大。 磁場大?。?安培環(huán)路定律計算 通電直長導體表面的磁場強度為： RIH?2?H－－磁強強度（ A/m） I－－電流強度（ A） R－－圓柱導體半徑（ m） 導體外 r處（ rR）和導體內(nèi)部 r處（ rR）磁場強度： rR 時 rR時 例 例 2 直圓柱導體內(nèi)、外及 表面的磁場強度分布 如右圖所示： rIH?2? 22 RIrH?? 應用 鋼棒通電法磁化 分別通交流和直流時，磁場強度和磁感應強度的分布特點 鋼管中心導體法磁化 鋼管中心導體法磁化時，在 通電中心導體內(nèi)、外磁場分 布與圖 217相同，由于中心 導體為銅棒，其 ，所 以只存在 H。 最大磁能積可采用等磁能曲線法或幾何作圖法來確定 。 磁能積的數(shù)值越大 ， 表明保留在工件中的磁能越多 。 可以在退磁曲線上找到一點 P其所對應的 B與 H的乘積為最大值 ， 這點叫做最大磁能積點 ，其值 （ BH） m叫做最大磁能積 。 因為乘積 （ BH） 的量綱是磁能密度 ， 所以叫（ BH） 為磁能積 。 如下圖所示 。 其特點是：一經(jīng)磁化 ， 其剩余磁感應強度接近于非常穩(wěn)定的 飽和值 Bs。 硬 磁材料如鋁鎳鈷 、 稀土鈷和硬磁鐵氧體等材料 。 (2)硬磁材料 ──是指磁滯回線肥大 ， 具有低磁導率 、 高剩磁 、 高矯頑力 和高磁阻的鐵磁性材料 。軟磁材料磁粉檢測時容易磁化，也容易退磁。 鐵磁性材料的特性： ? 高導磁性 ? 磁飽和性 ? 磁滯性 根據(jù)矯頑力 Hc大小分為軟磁材料 （ Hc100A/m） 和硬磁材料 （ Hc≥100A/m）。 磁化曲線 磁化曲線是表征鐵磁性材料磁特性的曲線，用以表示外加磁場強度H與磁感應強度 B的變化關(guān)系。 (4)繼續(xù)增大外加磁場 ， 磁矩方向轉(zhuǎn)動 ， 與外加磁場方向接近 ， 如圖 (d)。 一些鐵磁性材料的居里點見下表 鐵磁性材料的居里點 材 料 居里點（ ℃ ） 鐵 鎳 鈷 鐵，硅 5% 鐵，鉻 10% 鐵，錳 4% 鐵，釩 6% 769 365 1150 720 740 715 815 磁化過程 (1)未加外加磁場時 ， 磁疇磁矩雜亂無章 ， 對外不顯示宏觀磁性 ， 如圖 (a) (2)在較小的磁場作用下 ， 磁矩方向與外加磁場方向一致或接近的磁疇體積增大 ，而磁矩方向與外加磁場方向相反的磁疇體積減小 ， 疇壁發(fā)生位移 ， 如圖 (b)。鐵磁性材料在此溫度以上不能再被外加磁場磁化，并將失去原有的磁性的 臨界溫度稱為居里點或居里溫度。 在高溫情況下，磁體中分子熱運動會破壞磁疇的有規(guī)則排列，使磁體的磁性 削弱。 鐵磁性材料的磁疇方向 a）不顯示磁性； b）磁化 c）保留一定剩磁 當把鐵磁性材料放到外加磁場中去時，磁疇就會受到外加磁場的作用，一是使 磁疇磁矩轉(zhuǎn)動，二是使疇壁發(fā)生位移，最后全部磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)向與外加磁場 方向一致，鐵磁性材料被磁化，顯示出很強的磁性。 一個典型的磁疇寬度約為 103cm，體積約為 109cm3，內(nèi)部大 約含有 1014個磁性原子。 為了形象地表示出磁場中 H 矢量的分布，可以引入 H 線（磁力 線）來描述磁場，規(guī)定如下：磁力線上任一點的切線方向和該點 H 矢量的方向相同，磁力線的疏密程度代表 H矢量的大小，磁力線越 密，表示 H越大，磁力線越疏，表示 H越小。 對于各向同性的磁介質(zhì)，和都是無量綱的常數(shù)。 因為磁化強度 M不僅和磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，也和磁介質(zhì)所在處的 磁場有關(guān)，實驗證明，對于各向同性的磁介質(zhì)，在磁介質(zhì)中任一點 磁化強度 M和磁場強度 H 成正比，即 式中， 為物質(zhì)的磁化率，它對不同的物質(zhì)是不同的，對抗磁質(zhì)是負值，對 順磁質(zhì)是正值，但都很小，對鐵磁質(zhì)為正，而且很高。該式雖是從均勻磁化介質(zhì)及長方形閉合回 路的簡單特例導出的，但卻是在任何情況都普遍適用的關(guān)系式。 在磁介質(zhì)內(nèi)部各點處， M都沿 AB方向，大小相等，在柱外各點處 M=0。 設 為圓柱形磁介質(zhì)表面上 “ 單位長度的束縛面電流 ” ， S 為磁介 質(zhì)的截面積， 為所選取的一段磁介質(zhì)的長度。對磁介質(zhì)的整體來說，未被抵消的分子電流是沿著 柱面流動的，稱為束縛面電流。在此磁場中磁介質(zhì)被均勻磁化，這時磁介質(zhì)中各個分子電流平面將 轉(zhuǎn)到與磁場的方向相垂直，下圖表示磁介質(zhì)內(nèi)任一截面上分子電流排列的情況。 2. 磁化強度 分子電流 分子磁矩 為了描述磁介質(zhì)的磁化狀態(tài)（磁化程度和磁化方向） ,我們引入 磁化強度矢量 M，它表示單位體積內(nèi)所有分子磁矩的矢量和，即 在外磁場中，磁化了的磁介質(zhì)會激發(fā)附加磁場；這附加磁場起源 于磁化了的介質(zhì)內(nèi)所出現(xiàn)的束縛電流（實質(zhì)上是分子電流的宏觀表 現(xiàn)）。 抗磁性材料 ── 這類磁介質(zhì)磁化后使磁介質(zhì)中的磁感應強度 B稍小于 B0，即 BB0，如銅、銀、金、鉛、鋅等，能被磁體輕微排斥。各種宏觀物質(zhì)對磁場都有不同程度的影響， 因此一般都是磁介質(zhì)。由圖可知， 所以按圖中所示的繞行方向沿這條閉合曲線 B矢量的線積分為 rIB??20??? dc osd rl ??? ? ?? ?????? ?? ????????? 20 0020 0 d2d2ddc o sd IIrrIBrlBL LL lB 以上結(jié)果雖然是從長直載流導線的磁場的特例導