ГОСТ 12637-67

ГОСТ 12637–67 Матеріали магнітно-м'які високочастотні. Методи випробувань у діапазоні частот від 200 до 2000 МГц

ГОСТ 12637-67

Група П99*
__________________________________________
* У покажчику «Національні стандарти» 2008 р.
група В89. - Примітка виробника бази даних.

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СРСР

МАТЕРІАЛИ МАГНІТНОМ'ЯКІ ВИСОКОЧАСТОТНІ

Методи випробувань у діапазоні частот від 200 до 2000 МГц

High frequency magnet malleavle materials.
Testing methods at the range from 200 tо 2000 mс

Дата введення 1969-01-01

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ Комітетом стандартів, заходів та вимірювальних приладів при Раді Міністрів СРСР 16/II 1967 р.


Цей стандарт поширюється на високочастотні магнітно-м'які матеріали та встановлює методи визначення їх магнітних та діелектричних характеристик у синусоїдальних електромагнітних полях з напруженістю магнітного поля не більше 0,1 коерцитивної сили, в діапазоні частот від 200 до 2000 Мгц.

Стандарт встановлює такі методи визначення магнітних та діелектричних характеристик матеріалів:

вимірювальної лінії;

коаксіального резонатора.

Допускається застосування напівхвильового резонатора для випробувань матеріалів із відомою діелектричною проникністю, що задовольняє умову

.

1. ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

1.1. Характеристики високочастотних магнітно-м'яких матеріалів

1.1.1. Основними характеристиками магнітно-м'яких матеріалів є: комплексна магнітна та діелектрична проникність, тангенс кута магнітних втрат, температурна залежність магнітної проникності, температурний коефіцієнт магнітної проникності.

Перелік основних характеристик матеріалів, що підлягають визначенню, значень частот, у яких визначають ці характеристики, і навіть допустимі похибки виміру наведено у табл.1, а умовні позначення прийнятих величин — у додатку 1.

Таблиця 1

Примітка.

* Дані формули справедливі при виконанні умови .

** Похибка досягає 15% тільки за граничних температур.


Діапазон вимірювання та припустима похибка вимірювання тангенсу кута магнітних втрат визначаються компонентами магнітної проникності. Співвідношення компонентів повинно бути таким, щоб тангенс кута магнітних втрат був не менше 2.10 .

1.1.2. Комплексна магнітна проникність має дві складові, з яких перша відповідає оборотним квазіпружним процесам, а друга - процесів, пов'язаних із розсіюванням енергії.

1.1.3. Комплексна діелектрична проникність має дві складові, з яких перша відповідає току усунення, а друга - Струму втрат.

1.1.4. Початкова магнітна проникність — межа, якої прагне у разі зменшення напруженості магнітного поля до нуля. У полях не більше 0,1 коерцитивної сили проникність дорівнює .

1.1.5. Тангенс кута магнітних втрат визначає енергію, що розсіюється при незворотних процесах.

1.1.6. Температурна залежність компонентів магнітної проникності виявляється у вигляді графіків чи таблиць.

Межі температур, при яких випробовують зразки, визначаються областю застосування магнітно-м'яких матеріалів.

1.1.7. Температурний коефіцієнт визначають як середній температурний коефіцієнт певному інтервалі температур.

,

де:

- Величина початкової магнітної проникності при температурі ;

- Величина початкової магнітної проникності при температурі ;

- Температура початку досвіду в ° К;

- Температура кінця досвіду в ° До.

1.1.8. Частотну залежність компонентів магнітної проникності і виражають у вигляді графіків або таблиць, вимірюючи і через кожні 100 МГц.

Примітка. Допускається користуватися залежністю тангенсу кута магнітних втрат від частоти та температури.

1.2. Апаратура для випробувань

1.2.1. Для випробувань магнітно-м'яких матеріалів в діапазоні частот від 200 до 2000 МГц застосовують наступну апаратуру:

коаксіальний резонатор змінної довжини;

вимірювальну лінію;

генератор високих та надвисоких частот;

гетеродинний частотомір;

вимірювальний підсилювач;

плавний атенюатор;

фільтр;

термокамеру;

кріокамеру;

блок автоматичного регулювання температур;

електронний потенціометр;

зонд та калібрувальну лінію для визначення напруженості магнітного поля.

1.2.2. Типи приладів, їх технічні характеристики та номери креслень наведено у додатках 2 та 3.

1.2.3. Перевірка вимірювальних пристроїв здійснюється за нормальними зразками, атестованими метрологічними органами Комітету стандартів, заходів та вимірювальних приладів при Раді Міністрів СРСР.

1.3. Вимоги до зразків, призначених для випробувань

1.3.1. Перед вимірюваннями необхідно провести магнітну підготовку зразка відповідно до вимог ГОСТ 12635-67 «Матеріали магнітном'які високочастотні. Методи випробувань у діапазоні частот від 10 кГц до 1 МГц».

1.3.2. Зразки виготовляють як плоских коаксіальних шайб. Розміри зразків для випробувань повинні вибиратися так, щоб відношення зовнішнього діаметра до внутрішнього дорівнювало 3,59 або 2,5. Оптимальні розміри: зовнішній діаметр 24, внутрішній – 6,87, висота 5 мм. Для того, щоб ліквідувати похибку за рахунок зазору між зразком і резонатором, а також для надійної фіксації зразка в максимумі електричного та магнітного полів, застосовують контактні кільця, які запресовують зразок. Допускається посадка зразка контактні кільця на клею. Ескіз зразка та контактних кілець наведено на рис.1.

чорт.1. Ескіз зразка та контактних кілець

Примітка. Непаралельність плоских поверхонь зразка має бути не більше ±0,01 мм.

1 - зовнішнє контактне кільце; 2 - зразок; 3 - внутрішнє контактне кільце

Чорт.1

1.3.3. Товщину зразків визначають за табл.2, виходячи із співвідношень між дійсною і уявною частинами магнітної проникності.

Таблиця 2

1.3.4. Випробування проводять при температурі навколишнього повітря 298±10 °K (25±10 °С), відносній вологості не більше 80% та атмосферному тиску 100000±4000 н/м (750±30 мм рт.ст.).

1.3.5. Методи визначення характеристик, перерахованих у табл.1, полягають у вимірі зміни модуля та фази вхідного опору ділянки резонатора або коаксіальної лінії при внесенні зразка в електромагнітне поле резонатора (коаксіальної лінії) з наступним підрахунком магнітних характеристик за відповідними формулами.

Блок-схема установки наведена на рис.2.

Чорт.2. Блок-схема встановлення

Чорт.2

2. МЕТОДИ ВИПРОБУВАНЬ

2.1. Метод вимірювальної лінії

2.1.1. Вимірювальні лінії (наприклад Р1-5А), що серійно випускаються промисловістю, можуть застосовуватися для відносно грубого вимірювання і . Похибка вимірювання всіх компонентів і , рівна 10%, може бути досягнута на вимірювальній лінії без спеціальних змін її конструкції для зразків, що мають великі втрати ( і більше 0,05). У зв'язку з цим рекомендується використовувати метод вимірювальної лінії для дослідження зразків з і більше 0,0

5.

2.1.2. Для випробування зразка роблять наступні операції:

а) вимірюють положення мінімуму напруги та ширини резонансної кривої на половинному рівні в короткозамкненій лінії ;

б) поміщають зразок впритул до короткозамкнутого кінця лінії і вимірюють зміщення мінімуму від початкового положення в лінії без зразка та ширину резонансної кривої із зразком ;

в) зсувають короткозамикач на від зразка та вимірюють положення мінімуму та ширину резонансної кривої без зразка ;

г) вставляють зразок та вимірюють зміщення мінімуму та ширину резонансної кривої із зразком

.

2.1.3. Розраховують , і , за формулами:

; ,

; .

Наведений розрахунок справедливий за умови, що і , в іншому випадку необхідно визначати вхідні опори лінії зі зразком у режимах короткого замикання та холостого ходу.

Розрахунок магнітної та діелектричної проникності проводять за формулами, наведеними в додатку 5.

2.2. Метод коаксіального резонатора

2.2.1. Визначення магнітної проникності в режимі короткого замикання роблять наступним чином.

У центральний роз'єм резонатора поміщають короткозамикач латунний з петлею зв'язку.

Збирають схему згідно з рис.3.

Чорт.3. Схема градуювання правої секції резонатора

Схема градуювання правої секції резонатора

Чорт.3

Переміщенням індикаторного поршня налаштовують праву частину резонатора в резонансі, який позначають максимум показань вимірювального підсилювача.

Після встановлення між індикаторним поршнем і короткозамикачем встановлюється ціле число напівхвиль. Довжина резонатора від короткозамикача до поршня визначається геометричними розмірами приладу та робочим ходом поршня (відлік за індикаторною лінійкою) за формулою:

.

Замінюють короткозамикач контактними кільцями (черт.4) і налаштовують резонанс ліву частину резонатора шляхом переміщення генераторного поршня.

чорт.4. Схема градуювання резонатора

Схема градуювання резонатора

Чорт.4

Тепер між генераторним та індикаторним поршнями встановлюється ціле число напівхвиль

.

При такій послідовності роботи ліва площина зразка (площина ) виявляється розташованою на відстані від генераторного поршня

Тому обидва поршні зрушують вліво на товщину зразка і відраховують від лівої площини зразка.

2.2.2. Визначають власні параметри резонатора: його добротність та резонансну довжину. Вимірюють ширину кривої резонансної на половинному рівні потужності і обчислюють добротність, як відношення довжини резонатора до розладу резонатора по половинному рівню.

.

2.2.3. Зразок поміщають у резонатор та вимірюють зсув максимуму резонансної кривої ; ширину резонансної кривої на половинному рівні потужності і обчислюють добротність резонатора із зразком.

.

2.2.4. Записують результат вимірювання та визначають і за формулами, наведеними у табл.1.

2.2.5. Визначення діелектричної проникності магнітно-м'яких матеріалів в режимі холостого ходу виробляють наступним чином.

Виконують операції, перелічені в п. 2.2.1, потім зміщують генераторний та індикаторний поршні на чверть довжини хвилі, ніж здійснюють перенесення зразка максимум електричного поля і вимірюють добротність згідно п. 2.2.2.

Зразок поміщають у резонатор та вимірюють зсув максимуму резонансної кривої , ширину резонансної кривої і обчислюють добротність резонатора із зразком за формулою:

.

Записують результат вимірювання та визначають і за формулами, наведеними у табл.1.

Для визначення і у зразках з розрахунок наведено у додатках 4 та 6.

2.3. Зняття температурних характеристик магнітно-м'яких матеріалів

2.3.1. Температурні характеристики знімають в інтервалі температур від 153 К до точки Кюрі.

2.3.2. Для визначення частотної залежності температурних характеристик вимір проводять на двох-трьох частотах.

2.3.3. Випробування проводять наступним чином:

а) зразок поміщають у температурну камеру;

б) встановлюють швидкість струму води;

в) налаштовують блок регулювання температур на задану температуру, при досягненні якої роблять двадцятихвилинну витримку, спостерігають показання приладів через кожну хвилину. Температуру вважають, що встановилася, якщо п'ять відліків, взятих поспіль, мають однакову величину.

2.3.4. В інтервалі температур від 153 до 523 °Д параметри резонатора змінюються незначно, і випробування порожнього резонатора в цьому інтервалі допускається не проводити. За більш високих температур зміну власної довжини та добротності резонатора за рахунок нагрівання необхідно враховувати.

2.3.5. Найбільш різкий підйом температурних характеристик феритів зазвичай спостерігається в інтервалі від 273 до 353 ° К, тому потрібно найбільше точок знімати в цьому інтервалі (через 5-10 °). Потім можна збільшити інтервал між точками до 20-50 °. Біля точки Кюрі необхідно знімати температурну характеристику через невеликі проміжки, щоб не пропускати її характерний підйом, який зазвичай спостерігається перед зниженням магнітної проникності.

Для випробувань рекомендується наступний режим: кожен новий матеріал випробовується на частотах 3·10 , 6 · 10 , 10 · 10 гц в інтервалі температур від 153 до 673 ° К (верхня межа обмежується температурою точки Кюрі). В інтервалі температур від 153 до 273 ° До через 20 °, в інтервалі від 273 до 353 ° До через 10 °, в інтервалі від 373 до 473 ° До через 50 °, далі до точки Кюрі через 10 °.

2.4. Визначення напруженості магнітного поля високої частоти

2.4.1. Перед початком циклу вимірювань магнітної проникності оцінюють величину напруженості магнітного поля високої частоти на місці розташування зразка.

2.4.2. Оцінку величини напруженості магнітного поля високої частоти проводять шляхом порівняння е.р.с., що наводяться на зонді індуктивного типу в випробуваному та зразковому полі однакової частоти.

2.4.3. Розташування зонда щодо випробуваного та зразкового полів має бути абсолютно однаковим та визначається по максимуму вимірювального підсилювача.

2.4.4. Калібрувальне зразкове поле створюється в коаксіальній короткозамкнутій лінії, вхід якої узгоджений з виходом стандартного генератора сигналів.

2.4.5. Хвильовий опір калібрувальної лінії та вимірювальної лінії або резонатора, в яких оцінюється напруженість магнітного поля, повинні бути рівними. За їх нерівності обов'язково запровадження поправки.

2.4.6. При виконанні умов пп.2.4.2 і 2.4.4 однаковим показанням вимірювального підсилювача, до якого підключений зонд (при зануренні зонда як вимірюване, так і калібрувальне зразкове поле), відповідають однакові значення амплітуди магнітного поля.

2.4.7. Порядок роботи при вимірах наступний:

збирають блок-схему по рис.5 і готують прилади до роботи згідно з їх інструкцією з експлуатації;

поміщають у вимірюване поле зонд і встановлюють необхідну глибину занурення;

знімають відлік по вимірювальному підсилювачу;

поміщають зонд калібрувальну лінію і регулюванням виходу генератора стандартних сигналів домагаються того ж показання вимірювального підсилювача;

записують результат виміру.

чорт.5. Блок-схема

Чорт.5

2.4.8. Величину напруженості високочастотного магнітного поля розраховують за такою формулою:

.

Примітка. Формула може бути спрощена, якщо калібрувальна лінія має рухомий короткозамикач, переміщенням якого можна досягти умови що відповідає максимуму показань вимірювального підсилювача.

ДОДАТОК 1. Умовні позначення, прийняті у формулах для обчислень

ДОДАТОК 1 до ГОСТ 12637-67

ДОДАТОК 2. Апаратура для випробування магнітно-м'яких матеріалів за нормальних умов

ДОДАТОК 2 до ГОСТ 12637-67

Примітка. Допускається застосування апаратури, технічні характеристики якої не гірші від зазначеної.

Чорт. Контейнер для зразка до вимірювальної лінії

Контейнер для зразка до вимірювальної лінії

1 - корпус; 2 - стрижень для зразка; 3 - кришка; 4 - баранець.

ДОДАТОК 3. Апаратура для випробувань магнітних матеріалів в інтервалі температур від 153 до 673 °К

ДОДАТОК 3 до ГОСТ 12637-67

ДОДАТОК 4. ПОРЯДОК ПІДРАХУНКУ МАГНІТНОГО ПРОНИЦЮВАННЯ В ЗРАЗКАХ З ВЕЛИКИМИ І МАЛИМИ ВТРАТАМИ

ДОДАТОК 4 до ГОСТ 12637-67

1. Якщо зразок має великі втрати, необхідно використовувати для розрахунку загальні формули. У цьому випадку для визначення магнітної проникності обов'язково проводити вимірювання у двох режимах, оскільки зміна довжини резонатора і ширини кривої резонансної є функціями як магнітної, так і діелектричної проникності. Для обчислення чотирьох параметрів матеріалу необхідно чотири вимірювані величини: зміна резонансної довжини при розташуванні зразка в режимах короткого замикання та холостого ходу та зміна ширини резонансної кривої у двох зазначених режимах.

2. Замість відносних вхідних опорів і введено еквівалентні величини:

, ,

, .

Це доцільно зробити з таких причин:

а) розрахункові формули режиму холостого ходу та короткого замикання стають при цьому симетричними, що дозволяє спростити обчислення та скласти єдину програму для електронно-обчислювальної машини;

б) на практиці найчастіше зустрічається випадок порівнянних і . При використанні величин і обчислювач може мати справу з величинами одного порядку, що суттєво при масовій обробці результатів виміру.

3. За дуже великих втрат не вдається виміряти ширину резонансної кривої на половинному рівні, тому береться довільний рівень і вводиться коефіцієнт , де і - Відлік по індикатору в максимумі і на тому рівні, на якому вимірюється ширина. Зв'язок між компонентами величин і виражається такими співвідношеннями:

, (1)

де:

і - Зміни резонансної довжини в режимах короткого замикання і холостого ходу;

і - Ширина резонансної кривої у зазначених режимах.

4. Якщо втрати у зразку великі , то втратами в резонаторі можна знехтувати. Уявна частина величин і виражається за формулою:

. (2)

5. Якщо втрати у зразку малі , то третій член знаменника (формула 2) можна знехтувати. Дійсна частина і визначається:

. (3)

Уявна частина і :

(4)

де:

- Повна довжина резонатора;

- Відстань від зразка до короткозамикача.

Перший член у квадратній дужці враховує поправку, пов'язану із втратами у порожньому резонаторі. Інші два члени визначають втрати за рахунок внесення безвтратного зразка з тими самими і що у реального фериту.

6. При 0,01 << ГОСТ 12637-67 Матеріали магнітном'які високочастотні. Методы испытаний в диапазоне частот от 200 до 2000 МГц» src=«data:image/jpeg;base64,R0lGODdhIQAZAIABAAAAAP///ywAAAAAIQAZAAACTYyPqcvtD6OctFoIwH06dPk5XciBVJYZaHqgZwvH3vTV8myqckiKiHvrNTTEhU2HVLBWPFZS+EtAn6Xo8MZgVmfTCtO5wYaV47L5HCkAADs=»>, <0,05 обчислення робити за формулами (2) або (4).

7. При малих значеннях діелектричних та магнітних втрат, але великого значення однієї з проникностей ( або ) при розрахунку параметрів зразків слід користуватися формулами (3) та (4).

8. У більшості випадків виміри проводяться на половинному рівні 0,5. Тоді у формулах 1 та 2 множник 1.

9. Перехід до значень і здійснюється наступним шляхом:

, (5)

. (6)

10. Для обчислення , , і рішення рівнянь (5) і (6) виробляють у наступній послідовності:

а) ;

; ,

тоді:

.

Дійсна частина цього виразу:

.

Уявна:

.

б) ,

звідки:

,

.

Ці вирази використовуються як для обчислення , так і для обчислення .

в) для обчислення необхідно знати

,

звідси:

,

.

г) для обчислення визначається:

,

; .

д) дана схема дозволяє за виміряними значеннями , і , знайти , , , за допомогою електронно-обчислювальної машини за програмою, складеною мовою Алгол-60 (додаток 6).

ДОДАТОК 5. РОЗРАХУНОК МАГНІТНОЇ ТА ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИЦЬ

ДОДАТОК 5 до ГОСТ 12637-67

1. Вимірюваними величинами у методі вимірювальної лінії є коефіцієнт стоячої хвилі за напругою (к. с. в. н.) та відстань від точки мінімуму напруги до вхідної грані зразка.

Вхідний опір виражається формулами:

,

.

2. Відстань визначають наступним чином: вимірюють положення найближчого до короткозамикача мінімуму; роблять по лінійці відлік мм; вводять у лінію зразок та вимірюють положення найближчого до зразка мінімуму; роблять відлік по лінійці у мм, тоді:

.

При цьому величини пов'язані зі зміщенням мінімуму співвідношенням:

, .

3. Для визначення к. с. в. н. при >2 вимірюють ширину резонансної кривої методом виделки на довільному рівні потужності і визначають к. с. в. н. за формулою:

,

де:

- Показ індикатора при вимірюванні ширини резонансної кривої на довільному рівні;

- Показ індикатора в мінімумі.

4. При <2 к. с. в. н. визначають методом «максимум-мінімум» та підраховують за формулою:

.

5. Розрахунок і виробляють за формулами п. 1 додатка 5, а і - За формулами пп.9 і 10 додатка 4.

ДОДАТОК 6. Програма, записана мовою Алгол-60

ДОДАТОК 6 до ГОСТ 12637-67

Програма
для розрахунку , , , , записана мовою Алгол-60

1. Початок речові , , , , , , , ,

;

2. , , , , , , ,

;

3. Речові масиви [1:5], [1:8], [1:5], [1:4];

4. :=3,1415, введення ( , , );

5. Початок

6. ;

7.

8. .

9.

10.

11. ,

12. Інакше

13.

14. ;

15.

16. ;

17.

18.

19.

20.

21. ;

22. Інакше

23.

24. ;

25. ;

26. ;

27. ;

28. ;

29. ;

30. ;

31. ;

32. ;

33. ;

34. ;

35. ;

36. ;

37. ;

38. ;

39. ;

40. ;

41. ;

42. ;

43. ;

44. ;

45. ;