超聲波流量計探頭及換能器原理 四十八

§4.2 磁致伸縮材料及鐵磁體性質(zhì)

一.鐵磁體的性質(zhì)

首先要了解下述有關效應：

1.磁滯效應：鐵磁體在磁化過程中，磁感應強度總是落后于磁場強度的現(xiàn)象稱為磁滯效應。從物理學的知識可以知道，由于磁滯現(xiàn)象的存在，處于交變磁場中的鐵磁體有能耗-磁滯損耗存在，這種能耗最終以熱能形式散發(fā)掉。

假定對鐵磁體施加的外加交變磁場是圓頻率為ω的簡諧量，則：H→=Hm·ejωt （這里上標“→”表示蓋參數(shù)為矢量，下同）由于存在磁滯效應，與H相應的磁感應強度為：B→=Bm·ej（ωt-φ1） （式中φ1稱為動態(tài)磁滯損耗角）這樣，磁場強度與磁感應強度之間的比例系數(shù)--交變磁導率必為一個復磁導率μ→：μ→=B→/H→=μ·e-jφ1式中μ=Bm/Hm稱為復磁導率的模，或稱動態(tài)磁導率，為了和此動態(tài)磁導率相區(qū)別，我們把穩(wěn)恒磁場的磁導率稱為靜態(tài)磁導率，以μ表示。

2.渦流效應：鐵磁體通常也是導電體，由于磁感應強度的變化，在鐵磁體內(nèi)將有感應電流--渦流產(chǎn)生。渦流的出現(xiàn)必將阻礙材料的磁化而且使能耗也隨之增加，這會使得動態(tài)磁導率μ比不存在渦流時更小。這里順便提一句：在渦流檢測技術中利用的是渦流效應，但在磁致伸縮效應中，這種渦流效應則是起到損耗能量的作用。

考慮磁滯損耗與渦流損耗同時存在的情況時，復磁導率可表示為：μ→=B→/H→=μX·e-j（φ1+φ2）式中μ為動態(tài)磁導率，X為渦流去磁系數(shù)，φ2為渦流損耗角。

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