چگونه می‌توان حلقه تردید یک ماده مانند آهن را اندازه‌گیری کرد

روند اندازه‌گیری حلقه تردید مواد مانند آهن

اندازه‌گیری حلقه تردید (Hysteresis Loop) مواد مانند آهن، فرآیند آزمایشی مهمی است که برای مطالعه خصوصیات مغناطیسی این مواد استفاده می‌شود. حلقه تردید اطلاعات مهمی درباره ضرر انرژی، سختی مغناطیسی و باقی‌مانده مغناطیسی در فرآیندهای مغناطیسی شدن و دیمغناطیسی شدن ارائه می‌دهد. زیرا روش دقیقی برای اندازه‌گیری حلقه تردید آورده شده است:

تجهیزات آزمایشی

• منبع تغذیه: منبع پایدار DC یا AC فراهم می‌کند.

• پیچه مغناطیسی: حول نمونه پیچیده می‌شود تا میدان مغناطیسی ایجاد کند.

• سنسور اثر هال: برای اندازه‌گیری القای مغناطیسی B در نمونه استفاده می‌شود.B در نمونه استفاده می‌شود.

• آمپرمتر: برای اندازه‌گیری جریان I از طریق پیچه مغناطیسی استفاده می‌شود.I از طریق پیچه مغناطیسی استفاده می‌شود.

• سیستم ثبت و پردازش داده: برای ثبت و پردازش داده‌های آزمایشی استفاده می‌شود.

• نگهدارنده نمونه: نمونه را ثابت می‌کند تا موقعیت آن پایدار بماند.

مراحل آزمایشی

تهیه نمونه:

مواد آزمون (مانند میله یا صفحه آهن) را در نگهدارنده نمونه ثابت کنید تا موقعیت آن پایدار باشد.

نصب پیچه مغناطیسی:

پیچه مغناطیسی را به محکمی حول نمونه پیچیده و مطمئن شوید که به طور یکنواخت توزیع شده است.

اتصال مدار:

پیچه مغناطیسی را به منبع تغذیه و آمپرمتر متصل کنید و مطمئن شوید که اتصالات مدار صحیح است.

سنسور اثر هال را در مکان مناسبی روی نمونه قرار دهید تا القای مغناطیسی B را اندازه‌گیری کند.

کالیبراسیون تجهیزات:

سنسور اثر هال و آمپرمتر را کالیبر کنید تا اندازه‌گیری‌های دقیقی انجام شود.

دیمغناطیسی اولیه:

دیمغناطیسی اولیه نمونه را انجام دهید تا مطمئن شوید که در حالت غیرمغناطیسی است. این کار می‌تواند با اعمال میدان مغناطیسی معکوس یا گرم کردن نمونه بالای نقطه کوری و سپس خنک کردن آن انجام شود.

افزایش تدریجی میدان مغناطیسی:

جریان I از طریق پیچه مغناطیسی را تدریجی افزایش دهید و القای مغناطیسی B را در هر مقدار جریان ثبت کنید. از سیستم ثبت و پردازش داده برای ثبت مقادیر متناظر I و B استفاده کنید.

کاهش تدریجی میدان مغناطیسی:

جریان I از طریق پیچه مغناطیسی را تدریجی کاهش دهید و القای مغناطیسی B را در هر مقدار جریان ثبت کنید. ثبت مقادیر متناظر I و B را ادامه دهید تا جریان به صفر برسد.

تکرار اندازه‌گیری‌ها:

برای به دست آوردن داده‌های دقیق‌تر، مراحل فوق را چندین بار تکرار کنید تا سازگاری و قابلیت اعتماد داده‌ها تضمین شود.

رسم حلقه تردید:

از داده‌های ثبت شده برای رسم رابطه بین القای مغناطیسی B و شدت میدان مغناطیسی H استفاده کنید.

شدت میدان مغناطیسی H می‌تواند با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود: H = NI/L

که در آن:

• N تعداد دور پیچه مغناطیسی است

• I جریان از طریق پیچه مغناطیسی است

• L طول متوسط پیچه مغناطیسی است

تحلیل داده‌ها

تعیین باقی‌مانده مغناطیسی Br:

باقی‌مانده مغناطیسی Br القای مغناطیسی باقی‌مانده در ماده زمانی است که شدت میدان مغناطیسی H صفر است.

تعیین سختی مغناطیسی Hc:

سختی مغناطیسی Hc شدت میدان مغناطیسی معکوس لازم برای کاهش القای مغناطیسی B از حداکثر مقدار مثبت به صفر است.

محاسبه ضرر تردید:

ضرر تردید می‌تواند با محاسبه مساحت محصور شده توسط حلقه تردید تخمین زده شود. ضرر تردید Ph می‌تواند با استفاده از فرمول زیر بیان شود: P h = f⋅مساحت حلقه تردید که در آن:

f فرکانس (واحد: هرتز، Hz) است

احتیاط‌ها

• کنترل دما: در طول آزمایش دما را ثابت نگه دارید تا از تأثیر تغییرات دما در نتایج اندازه‌گیری جلوگیری شود.

• ضبط داده: مطمئن شوید که داده‌ها به صورت دقیق و کامل ضبط شده‌اند تا از اغفال یا خطاهایی جلوگیری شود.

• کالیبراسیون تجهیزات: تجهیزات آزمایشی را به طور منظم کالیبر کنید تا قابلیت اعتماد نتایج اندازه‌گیری تضمین شود.

با دنبال کردن این مراحل، حلقه تردید مواد مانند آهن به طور موثر اندازه‌گیری شده و خصوصیات مغناطیسی مهم به دست می‌آید. این پارامترها برای انتخاب و کاربرد مواد بسیار مهم هستند.