稀土永磁器件磁偏角測(cè)量*早的產(chǎn)品可溯源到上世紀(jì)80年代美國(guó)LDJ生產(chǎn)的三維亥姆霍茲線圈法設(shè)備的制造，可能由于當(dāng)時(shí)需求少的制約限制了該產(chǎn)品的發(fā)展。河南華鳴儀器設(shè)備有限公司從2010年開(kāi)始進(jìn)行磁矩、磁偏角測(cè)試設(shè)備的研發(fā)，2011年曾經(jīng)與德國(guó)matesy GmbH公司合作，將“M-axis Standard磁偏角測(cè)量設(shè)備”引入中國(guó)，M-axis Standard磁偏角測(cè)量設(shè)備是一款**型的磁偏角測(cè)量設(shè)備，其原理是采用磁阻矩陣測(cè)試永磁磁體的空間磁場(chǎng)分布，采用數(shù)學(xué)計(jì)算獲得磁體的磁矩和磁偏角，區(qū)別于傳統(tǒng)的線圈法測(cè)量。下面就兩種測(cè)試方法進(jìn)行相關(guān)介紹：

一、線圈法型磁偏角設(shè)備與新型M-axis測(cè)試設(shè)備的原理差異：

1、亥姆霍茲線圈法測(cè)量：采用單軸或三軸亥姆霍茲線圈，分別測(cè)試三個(gè)磁矩分量Mx、My和Mz，通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算即可獲得總磁矩M和磁偏角θz。

2、M-axis磁矩標(biāo)量法：采用矩陣分布的磁場(chǎng)傳感器測(cè)試永磁器件的空間磁場(chǎng)分布B1、B2...、Bn,通過(guò)較復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算獲得總磁矩M和磁偏角θz。

二、可派生的參數(shù)：
  兩種方法都是間接推算剩磁Br 的，因?yàn)槎伎赏ㄟ^(guò)磁矩計(jì)算出來(lái)。具體為：Bdi=m/(v×108)（Gs），Br=Bdi×(urec+PC)/(PC+1)。其中將燒結(jié)NdFeB材料的回復(fù)磁導(dǎo)率μrec近似等效為1.05，磁導(dǎo)系數(shù)PC值只考慮和磁體的幾何形狀長(zhǎng)徑比有關(guān)，可通過(guò)磁體形狀進(jìn)行計(jì)算獲得，目前對(duì)于圓柱、圓環(huán)和方塊比較好計(jì)算，準(zhǔn)確度大約2%。

三、測(cè)試精度：

一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)不應(yīng)僅僅是測(cè)量到值，也應(yīng)保證其精度。即使任何測(cè)量系統(tǒng)都無(wú)法避免存在誤差，但還是可以通過(guò)一些方法降低其范圍。通常情況下，有兩類主要的誤差需要考慮，即均值偏差和不確定度。下面將從這兩個(gè)方面比較一下兩種不同的測(cè)量方式。

1、亥姆霍茲線圈法主要偏差來(lái)源是亥姆霍茲常數(shù)標(biāo)定的準(zhǔn)確度和磁通計(jì)準(zhǔn)確度。需要注意事項(xiàng)有：

      1-1、線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：如測(cè)試樣品主軸方向磁矩信號(hào)強(qiáng)可作為三軸*外層線圈，減小加工的難度，非主軸方向感應(yīng)弱，盡可能增加線圈的匝數(shù)提高分辨力，該結(jié)構(gòu)我們使用后目前已經(jīng)為其他企業(yè)所模仿。

     1-2、線圈常數(shù)的準(zhǔn)確標(biāo)定：可通過(guò)高精度恒流電源和高斯計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。

     1-3、線圈的均勻區(qū)的檢驗(yàn)：可采用高斯計(jì)進(jìn)行多點(diǎn)檢驗(yàn)。

     1-4、線圈正交度的檢驗(yàn)：采用三維高斯計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，采用方形磁鋼旋轉(zhuǎn)測(cè)量進(jìn)行對(duì)平臺(tái)面微調(diào)。

     1-5、磁通計(jì)可采用伏秒發(fā)生器或高等級(jí)的磁通計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。

2、M-axis磁矩標(biāo)量法主要偏差來(lái)源是傳感器的線性度和安裝定位精度，線性度可以通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)中進(jìn)行校準(zhǔn)，定位精度可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行修正，Matesy GmbH 保存著由德國(guó)PTB傳遞標(biāo)準(zhǔn)樣品。

四、不確定度

亥姆霍茲線圈法和M-axis磁矩標(biāo)量法相應(yīng)的信噪消減方法不太相同。盡管偏差源都來(lái)源于環(huán)境磁信號(hào)和電信號(hào)噪聲，以及由操作者造成的無(wú)法預(yù)料的操作誤差。但亥姆霍茲線圈法主要來(lái)源于漂移及外磁場(chǎng)波動(dòng)，所以需要在環(huán)境磁場(chǎng)比較干凈的區(qū)域使用，一般要求磁場(chǎng)波動(dòng)小于10n到100nT，具體可根據(jù)測(cè)試線圈的展開(kāi)面積來(lái)確定；M-axis磁矩標(biāo)量法只與隨機(jī)分布結(jié)果關(guān)聯(lián)，也可通過(guò)濾波器消除無(wú)關(guān)頻域沒(méi)有漂移，但使用環(huán)境需要無(wú)永磁磁場(chǎng)的影響，Matesy GmbH這方面的工作已經(jīng)做得很好。華鳴儀器于2019年11月研制完成剔除外場(chǎng)干擾磁矩磁偏角測(cè)試設(shè)備，設(shè)備將可使用到車間環(huán)境中，并為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

五、磁偏角測(cè)試設(shè)備的檢驗(yàn)

  目前尚沒(méi)有磁矩和磁偏角相關(guān)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我們近10年來(lái)生產(chǎn)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，可采用以下方法可進(jìn)行對(duì)磁偏角測(cè)試設(shè)備的整體評(píng)估：

1、采用磁鋼任意姿態(tài)放入測(cè)試線圈中，檢驗(yàn)總磁矩M一致性；

2、采用給磁鋼添加固定角度的鍥塊，檢驗(yàn)磁偏角的準(zhǔn)確性。