СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГОСТ 12635-67

МАТЕРИАЛЫ МАГНИТНОМЯГКИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

от 10 кгц до 1 Мгц

Издание официальное

МОСКВА

СССР	ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ	ГОСТ 12635—67
Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров	МАТЕРИАЛЫ МАГНИТНОМЯГКИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ Методы испытаний в диапазоне частот от 10 кгц до 1 Мгц High frequency magnet malleable materials Testing methods at the range from 10 kc s to 1 me
СССР		Группа Q90

Настоящий стандарт распространяется на высокочастотные магнитномягкие материалы — магнитодиэлектрики (на основе карбонильного железа и альсиферов) и ферриты и устанавливает методы определения их магнитных характеристик при намагничивании переменным периодическим магнитным полем в диапазоне частот от 10 кгц до 1 Мгц,

Стандарт не устанавливает методов испытаний ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса, а также методов испытаний в импульсном режиме.

Устанавливаются следующие методы определений магнитных характеристик: мостовой, резонансный, индукционный,

метод биении (только для определения температурного коэффициента магнитной проницаемости)

Характеристики каждого метода приведены в таблице, а перечень буквенных обозначений в формулах таблицы — в приложении 1.

Выбор метода определения магнитных характеристик предусматривается в стандартах и технической документации на магнитномягкие материалы.

Все реличины при подстановке в формулы настоящего стандарта должны быть выражены в единицах Международной системы по ГОСТ 9867-61

3 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

11. Отбор и подготовка образцов к испытаниям

1.1.1 Образцы для испытаний при определении характеристик ферромагнитных материалов должны иметь кольцевую форму Размеры колец должны соответствовать чувствительности измерительном аппаратуры.

Утвержден Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 16/II 1967 г.

Если магнитная проницаемость материала изменяется с частотой, то собственную емкость определяют путем нанесе-ния такой же обмотки, как на испытываемом образце, на сердечник тех же размеров из неферромагнитного и неметаллического материала. Измерения индуктивности производят также на двух частотах и собственную емкость подсчитывают по формуле 16.

2.1.15. Наибольшую относительную погрешность определения Н_т подсчитывают по формуле:

(17)

При измерении тока приборами класса 0,5; 1,0; 1,5 погрешность-^^ лежит в пределах от 2 до 6%.

Нт

2.1.16. Подсчет действительной составляющей относительной магнитной проницаемости материала кольцевого образца производят по формулам:

7>'107	(18)
45да2
ИЛИ
tl/ _ LxDc pi О7 . г —-»	(19)
4SW2
__ AT rDr 107 IX -	(20)
ИЛИ
ti/ AfvDcplC7 JX -	(21)
4Sw2
где L'x — индуктивность (с учетом поправки на	собственную
емкость) обмотки с образцом.
Индуктивность Vx находят по формуле:
L’X = LX {\-<JLxCl) = Lx(\-A).	(22)

2.1.17- Наибольшую относительную погрешность опреде ления магнитной проницаемости находят по формуле:

Д|х' Д£>_г    A S    д

—_— —_ !__ -У

Погрешность определения L'_x ‘включает в себя погрешность измерения индуктивности L_x, обусловленную погреш-

ностью измерительной аппаратуры, и погрешность поправки А за счет влияния собственной емкости обмотки.

Для образцов, проницаемость которых в рассматриваемой области частот не зависит от частоты, при измерении индуктивности с погрешностью не более 0,5% и частоты 0,05% (формула 16) погрешность определения собственной емкости обмотки составляет не более 10%. В противном случае эта погрешность может возрасти примерно до 20%.

Чтобы наибольшая относительная погрешность определения магнитной проницаемости не превысила 5%, погрешность измерения индуктивности должна быть менее 1 % и наружный диаметр испытываемых образцов должен быть не менее 24 мм.

2.1.18. Погрешность определения магнитной проницаемости увеличивается за счет погрешности определения напряженности поля до значений--— в случаях, когда магнитная

Hi

проницаемость материала зависит от напряженности магнитного поля и подсчитывается по формуле:

2.1.19. Тангенс угла потерь материала подсчитывают по

формуле:

tgS, =

или (в случае многовитковой обмотки)

_Л    ^Гп    г    —    г

*    (s)L    г

где:

г_п — сопротивление потерь, ом,

г'—сопротивление обмотки с образцом (при заданной частоте с учетом поправки на собственную емкость обмотки), ом,

г₀' — активное сопротивление обмотки (измеренное на постоянном токе) с учетом поправки на влияние поверхностного эффекта при заданной частоте, ом.

Значение г'_х подсчитывают по формуле:

г_х * Г_х{ 1 - 2**L_xC_l ) - r_x( 1 - 2Д),    (27)

где г_х — сопротивление обмотки с образцом, измеренное при заданной частоте, ом.

где tg6₂ и tg6, г„₂ и /*„,— тангенсы угла потерь и сопротивления потерь соответственно при частотах f₂ и

2.1.23.    Коэффициент потерь на гистерезис при f = const подсчитывают по формуле:

_ tg6₂ — tgfl_t __ Гп, — Гн,    .004

Нт,— Нт,    2лfL (Н_т, — Нт,)

где tg62 и tgfii, г_л.и г_п, — тангенсы угла потерь и сопротивления потерь соответственно при напряженностях магнитного поля

Н_т, И Н_т,.

2.1.24.    Коэффициент дополнительных потерь дд^Л.Ю^-3 подсчитывают по формуле:

Рд = tg*. - (tgS_r + tg*_B) = tgo, - p_ГН_т - _Paf.    (34)

При измерениях на мосте взаимной индуктивности коэффициент дополнительных потерь    1.10^-4 (п. 2.1.8) подсчи

тывают по формуле:

Рд = ——    - ——itgS₂ - PrH_mt    (35)

0)2“-0)i    0)3—* 0) j

где:

tgfii и tg62 — тангенсы угла потерь, измеренные соответственно при частотах h и /2;

Н_т — напряженность поля, при которой проводились измерения, а/ли

2.1.25. Для получения значений коэффициентов потерь допускается применение графических методов, при этом по оси ординат откладывают значения тангенса угла потерь, а по оси абсцисс — значения частоты или напряженности магнитного поля.

Коэффициент частотных потерь характеризуется тангенсом угла наклона прямой, выражающей зависимость tg6„ =лш, к оси абсцисс (черт. 3).

Коэффициент потерь на гистерезис характеризуется тангенсом угла наклона прямой, выражающей зависимость tgfi.jL =/⁷2(^м), к оси абсцисс (черт. 4).

Коэффициент дополнительных потерь графически выражается отрезком на оси ординат, соответствующим tg6_!X при f — 0 и Н_т — 0 и отсекаемым при экстраполяции прямых tg6(* =Л(/) или tg6fjL =F₂(H_m).

2.1.26. Наибольшую относительную погрешность определения коэффициента частотных потерь (пренебрегая погрешностью измерения частоты) подсчитывают по формуле:

Наибольшую относительную погрешность определения коэффициента потерь на гистерезис подсчитывают по формуле:

^Д0г    2Дг„    ДЯт_а    +    ДЯт,    AL'

- __--1---1--

Qr    Глд — Гп_г    Нт_% — Нт_х    г'

^их

где г„, и г_п% — сопротивления потерь, измеренные соответственно при напряженностях поля #_m, и Н_т„ Наибольшая относительная погрешность определения коэффициента дополнительных потерь, подсчитываемого по формуле (34), выражается формулой:

+ Де_гя_от + е_гДЯ_т + /Др_в    .ооч

При определении коэффициента р_д с помощью моста взаимной индуктивности подсчет погрешности производят по формуле:

(39)

Погрешность члена А(е_д+()_г#_т) подсчитывают по формуле:

Д(Ря + р_гН_т) = Ш_тР/;^+А ■ + 2АС₃    2*г₃,    (40)

/2—/1    /2^—    JX

где:

АС₃ — абсолютная погрешность емкости С₃, уравновешивающей сопротивление потерь (приложение 2), ф; г₃ — сопротивление одного из плеч моста взаимной индуктивности (приложение 2), ом;

АН_т—абсолютная погрешность напряженности магнитного поля, а/м.

2.1.31. Наибольшую относительную погрешность определения температурного коэффициента магнитной проницаемости подсчитывают по формуле:

(44)

Для материалов, температурный коэффициент которых изменяется в зависимости от интервала температур, наибольший температурный интервал не должен превышать 30 град. С учетом того, чтобы погрешность не превышала 20% (см. таблицу), значение Pi должно быть не менее 0,5.10^-3 \/град погрешность измерения температуры не должна превышать 0,5 град.

2.1.32. Температурный коэффициент тангенса угла потерь подсчитывают по формуле:

Л .    \

, .    .    .    Гл_а —Гп, I 1 +     1

р₂ =    —    ⁽g^fli     \_^Li I    (45)

tgftj (t_s — ti)    _rni(t₂    —    tj)

где:

г n, и r„₂ —сопротивления потерь обмотки с образцом соответственно при температурах и t₂, °Щ L\ и Z-2 — индуктивности обмотки с образцом соответственно при температурах ^ и t₂, гм.

При подсчете г_п необходимо учитывать отличие сопротивления провода обмотки при данной температуре (г₀)* от его значения при нормальной температуре (г₀)25, принимая во внимание, что:

W₍ = W,₅[l+a,(l-25)].    (46)

2.1.33. Наибольшую относительную погрешность температурного коэффициента тангенса угла потерь подсчитывают по формуле:

п_| 2^ti    (47)

Рз    ^rn.j    —    Гп_х    Гп_х    —    ti

При интервале температур 30 град, погрешности измерения температуры не более 0,5 град и измерении сопротивления г_х с погрешностью не выше 1% наибольшая погрешность определения температурного коэффициента тангенса угла потерь (при 02 ^>2.10^-3 l/град) составит не более 30%.

2.2. Резонансный метод

2.2.1. Резонансный метод определения перечисленных в таблице величин заключается в измерении с помощью изме-

рителя добротности (куметра) индуктивности L_x и добротности Q_x намагничивающего устройства с кольцевым сердечником из испытываемого ферромагнитного материала и последующем подсчете магнитных характеристик по соответствующим формулам.

В качестве намагничивающего устройства может применяться как многовитковая, так и одновитковая обмотка (од-новитковая рамка, коаксиальный держатель, высокочастотный пермеаметр). Методы определения магнитных характеристик при одновитковом намагничивании аналогичны изложенным в ГОСТ 12636-67 «Материалы магнитномягкие высокочастотные. Методы испытаний на частотах от 1 до 200 Мгц».

2.2.2. Число витков обмотки образца находят по формуле (11). В этом случае индуктивность испытываемого образца с многовитковой обмоткой находят по формуле:

L_x =-—,

*    (2л/)»С

где С — емкость конденсатора резонансного контура кумет-ра, ф.

2 2.3. При испытании образца с многовитковой обмоткой после подключения обмотки к зажимам L_x куметра устанавливают нужную частоту и регулированием емкости резонансного контура добиваются максимального отклонения указателя шкалы добротности. Затем определяют индуктивность и добротность образца, по которым подсчитывают магнитную проницаемость и тангенс угла потерь образца (вместе с обмоткой).

2.2.4. Для определения температурных коэффициентов магнитной проницаемости и тангенса угла потерь материала измеряют индуктивность и добротность образца в температурном высокочастотном пермеаметре (п. 2.2.1) или в намагничивающем устройстве, помещенном в термокриостат, при двух или нескольких значениях температур в заданном диапазоне.

2 2.5. При многовитковой обмотке подсчет относительной магнитной проницаемости кольцевого образца производят по формуле (18) или (19).

2.2.6. Относительную погрешность индуктивности с помощью куметра определяют по формуле:

^JZr ⁼ _?r' ⁺ _^-    (49)

Если погрешность куметра по частоте не превышает ±1%, а погрешность градуировки шкалы емкости лежит в пределах от 1 до 4% (в зависимости от величины емкости), наибольшая погрешность определения индуктивности составит 3—6% и действительной составляющей относительной магнитной проницаемости р/ — не более 10%.

2.2.7.    Тангенс угла потерь материала образца подсчитывают по формуле:

⁽⁵⁰⁾

где Q_x — добротность обмотки с образцом (отсчитывают непосредственно по шкале добротности куметра).

Го

Член-г^- обусловлен параметрами обмотки (п. 2.1.19).

2.2.8.    Относительную погрешность определения тангенса угла магнитных потерь вычисляют по формуле:

до    / дг; а/ дл; \ г;

— +    ⁺ — ⁺ -г-    ⁽⁵¹⁾

Atgfip, _\    ^г    о_^х    /

tg<V    tgfiil

Если погрешность измерения добротности с помощью куметра не превышает 10%, наибольшая относительная погрешность определения тангенса угла магнитных потерь составит не более 30%.

2.2.9. Подсчет температурного коэффициента магнитной проницаемости производят по формуле (43) с учетом формул (18), (22) и (48).

Наибольшую относительную погрешность определения

подсчитывают по формуле:

Pi

Aftt _ 2АС .    А С

Pi Ci — с₂ с₂

где Ci и С₂ — емкости при резонансе, соответствующие температурам t\ и <2* Ф*

Примечание. При погрешности температуры не более ±0,5 град, интервале ее изменения 30 град и погрешности градуировки шкалы емкости куметра от 1 до 4% для определения температурного коэффициента магнитной проницаемости с погрешностью не более 20%, Pi должно быть не менее 5.10~³ 1 /град.

Подсчет магнитных характеристик производят по гармоническому диаметру D_r. В зависимости от требуемой точности измерений и радиальной толщины образца, характерней

зуемой отношением ~—, гармонический диаметр D_r может

быть заменен средним Р_ср. График зависимости отношения среднего диаметра к гармоническому для разных отношений наружного диаметра к внутреннему приведен на черт. 2.

ЛР_ср    2А Р

Ар    Рн + А

АРг _ 2АР    Р_в    2АР

А А    Р_в    Р_н    Р_в

2 ГОСТ 12635-67

Время выдержки образцов после размагничивания до начала измерений магнитных характеристик устанавливают в зависимости от вида материала и его магнитной проницаемости. Магнитодиэлектрики на основе карбонильного железа выдержке после размагничивания не подвергают, для альси-феров время выдержки должно быть 10 мин. Для марганец-цинковых ферритов марки НМ время выдержки должно быть 24 ч_у для никель-цинковых ферритов марки НН—не менее Зч.

В особо ответственных случаях измерений рекомендуется размагничивать ферриты марок: 150ВЧ, 100ВЧ, 50ВЧ2, 30ВЧ2 и 20ВЧ нагревом до температуры выше точки Кюри.

1.2. Условия измерений и аппаратура.

1.2.1. Испытания образцов производят при температуре окружающего воздуха 298±10°К (25±10°С), относительной влажности воздуха до 80% и атмосферном давлении 100000 ±4000 н/м² (750 ±30 мм рт. ст.).

При определении магнитных характеристик материалов, обладающих температурными коэффициентами Pi и р₂ свыше 1.10~³ 1 /град, необходимо вносить поправки, вычисленные по формулам:

1.2.2. Для испытаний магнитномягких материалов в диапазоне частот от 10 кгц до 1 Мгц используется следующая измерительная аппаратура:

а)    мосты (приложение 2);

б)    измерители добротности;

в)    амперметры, миллиамперметры и микроамперметры (приложение 3);

г)    вольтметры и милливольтметры (приложение 4).

1.2 3. В качестве измерительной аппаратуры для измерения характеристик магнитномягких материалов мостовым методом допускается использование мостовых установок, изготовленных по любым схемам или собранных из отдельных элементов, но обеспечивающих возможность производить измерения величин, улазанных в таблице.

2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1.    Мостовой метод

2.1.1.    При мостовом методе определения перечисленных в таблице характеристик измеряют индуктивность L_x или взаимную индуктивность М_х и сопротивление г_х намагничивающего устройства с кольцевым сердечником из испытываемого ферромагнитного материала и подсчитывают магнитные характеристики по соответствующим формулам.

2.1.2.    Для намагничивания применяют многовитковую обмотку. Число ВИТКОВ МНОГОВИТКОВОЙ обмотки Wi выбирают в зависимости от марки испытываемого материала, размеров образца, требуемой напряженности магнитного поля и пределов измерения аппаратуры для определения индуктивности по формуле:

! / ^ср-Ю⁷

V 4V

где L_x — индуктивность обмотки с образцом.

2.1.3. При испытаниях образцов на мосте взаимной индуктивности на образец должны быть нанесены две обмотки, выполняемые двойным проводом. Подсчет числа двойных витков w производят по формуле:

/M_XD_CPW 4 S\i'

где М_х — взаимная индуктивность между обмотками образца (выбирается в зависимости от пределов аппаратуры для измерения взаимной индуктивности).

2.L4. При проведении испытаний обмотку или намагничивающее устройство испытываемого образца присоединяют к мосту и уравновешивают его с помощью регулируемых элементов при заданных нормативными документами на соответствующий ферромагнитный материал значениях напряженности магнитного поля и частоты. Из уравнений равновесия моста определяют индуктивность или взаимную индуктивность между обмотками образца и сопротивление образца. После введения необходимых поправок подсчитывают магнитную проницаемость и тангенс угла потерь материала образца.

2.1.5. Коэффициент потерь на гистерезис q_t определяют измерением тангенса угла потерь при двух-трех значениях

напряженности магнитного поля и при одной частоте в области линейной зависимости тангенса угла потерь от напряженности магнитного поля.

2.1.6.    Коэффициент частотных потерь (в том числе на вихревые токи) q_b определяют измерением тангенса угла потерь при двух-трех частотах и при одном и том же значении напряженности магнитного поля в области линейной зависимости тангенса угла потерь от частоты.

Рекомендуется для образцов из карбонильного железа проводить испытания в диапазоне частот от 100 кгц до 1 Мгц; для образцов из альсифера — от 100 до 300 кгц.

2.1.7.    Коэффициент дополнительных потерь д_д;>1Л0~³ определяют как разность между тангенсом угла потерь материала и суммой тангенсов угла потерь на гистерезис и частотных.

2.1.8.    Коэффициент дополнительных потерь д_д материалов с малым его значением (порядка 1.10~⁴) определяют с помощью моста по схеме со взаимной индуктивностью, измеряя тангенс угла потерь образца на двух частотах при одном и том же значении напряженности магнитного поля, и на основании этих двух измерений определяют составляющую тангенса угла потерь, не зависящую от частоты. Вычитая из полученной величины tg6_r, обусловленный потерями на гистерезис, определяют коэффициент дополнительных потерь.

2.1.9.    Обратимую магнитную проницаемость р₀б определяют, нанося на образец дополнительную обмотку намагничивания постоянным током, с которой последовательно включают регулировочные реостаты, амперметр для измерений силы постоянного тока /=*, дроссель и источник питания.

Число витков обмотки подсчитывают по формуле:

w = -—^—H₌.    (13)

2.1.10.    Удельные потери материала р определяют на основании измерения сопротивления потерь образца с помощью моста и измерения силы тока в намагничивающей обмотке образца.

2.1.11.    Температурные коэффициенты магнитной проницаемости Pi и тангенса угла потерь р₂ определяют по изменению индуктивности и сопротивления образца с намагничивающим устройством при изменении его температуры. Для определения Pi>0,5.10“³ \/град и p₂>2.10'³ 1 /град можно использовать любую мостовую схему для измерения индуктивности и сопротивления с погрешностью не выше 1% и