砝码磁化率检测过程中的影响因素分析

作者: 教育资讯  发布:2019-11-20

  在JJG992006中对砝码磁性的要求,主要是通过两个技术指标来控制的,即最大极化(磁化)强度和最大磁化率。磁化强度是表述材料物体,如砝码,在没有外界磁场中磁性状态的参数。磁化率是指一种介质改变磁场的能力。砝码的磁性主要是砝码在量值传递过程中或用砝码检定高准确度等级电子天平时产生的作用力影响到检测结果。只要砝码的磁性满足规程中的要求,那么砝码和电子天平之间将不会引起值的变化,由砝码磁性引起的不确定度的分量也可以忽略不计。砝码磁化率计是通过测量砝码在强磁铁产生的磁场梯度中所受的磁力值,通过计算公式来确定砝码的磁化率和磁化强度。采用这种砝码,磁化率计的测量体积限制在磁铁附近垂直上方工作面的一定范围内,对于一些大的砝码,有必要让砝码在多个位置上进行测量。当前国内使用的磁化率计只有两个型号规格,两种产品的外观结构不一样,但是它们的磁化率测量方法和软件计算方法都是一样的。下面就砝码磁化率测量过程及数据计算和操作过程中应注意的问题做一个分析。磁化率计应放在一个稳定防震的工作平台上,由于磁化率计内部都有一台超微量质量比较仪,因此,对实验室的环境要求比较高;另外,在磁化率计周围不能有大块的铁磁性物质和干扰磁场,实验员在作检测时,应避免身上带有铁质的物品,坐的凳子是木制的,夹砝码所用的镊子也必须是无磁的,要尽量避免环境干扰对强磁铁产生的磁场,如不注意以上问题,将直接影响到测量的准确性。做完一切准备工作后,就可进入测量过程。首先要确定被测砝码的准确度等级和砝码底部与标准磁铁中心之间的距离(Zo)。进行磁性测量时,被测砝码将处于一个强磁场中,这样,被测

  在国际建议中对不同等级的砝码,所处的最大磁场强度有明确的规定:等砝码为2kA/m;E2等砝码为0.8kA/m;其他等级砝码为0.2kA/m。为了降低最大磁场强度对被测砝码的影响,有必要增大z0的距离。在国际建议中,推荐的最小距离为20mm。塞多利斯产品zn的距离都大于20mm。测量过程中,由于受到周围环境以及天平本身特性的影响,在磁性检测过程中数据会有漂移现象产生。为了避免漂移对衡量结果的影响,建议在测量时采用ABBA或ABA的测量方法来提高测量的准确度。下面以检测一个标称质量为500gF等级砝码的磁性为例,分析砝码磁性测量过程。第一步:测量3个不同的参数(z。、Rh),Zo=40.9ram,R=14.2mm,h=50.5mm;zn一砝码底部到磁铁中心的距离;R一砝码的半径;一砝码的高度。第二步:将磁化率计(电子天平部分)回零,将砝码轻放在工作台上,并且位于磁铁(北极朝上)的正上方,待示值稳定后记录下数值m取下砝码等待示值稳定后记录下空载数值,算出Zim按以上方法(ABA)连续测量3次,再分别计算出△m。:、△m。。,最后算出质量变化的平均值△m,确定力F1=-Am1×g;第三步:反转磁铁(北极朝下)连续测量3次,按第二步的方法,计算出质量变化的平均值Am:,确定力第四步:将各个参数带入下列公式中计算出砝码磁化率和磁化强度。其中要注意:力F。对应的值是在磁铁北极朝下时测得的,力F对应的值是在磁铁北极朝上时测得的。磁化率:其中:=×;。为磁常数(线一N/A:;:极化(磁化)强度t.L。M:Fb一zFF其中:=,B髓是实验室内大气中磁场的垂直分量,依据海拔的不同其范围也不同,其符号是北半球为正,南半球为负。试中的几何修正因子和分别为:一×r一~墨)。]=27rxl+R/r【1+\Rz~/zZ0o,I】。

  从以上公式中可以看出影响磁『生结果的参数如表1:FRznZl可以由质量比较仪读数算出可以由质量比较仪读数算出被测砝码半径被测砝码底部与标准磁铁中心之间的距离被测砝码顶部与标准磁铁中心之间的距离(+h)其中:z。的测量有两种方法;一种是几何方法,即首先用长度工具测量从砝码底面(或工作台面)到磁铁上表面之间的距离,再确定磁铁中心的距离(测量出磁铁的高度/2),两者相加即可得到的值;第二中方法为质量测量的方法,是通过标准磁铁与磁化率已知的样块之间的相互作用力反推出的值。使用第一种方法时要注意,测量砝码底面(或工作台面)到磁铁上表面之间的距离时要尽量轻推游标卡尺防止伤害超微量质量比较仪的传感器,由于是用手来控制游标卡尺,产生较大误差,所以要多次测量,算出其平均值才可得到最后的结果。以上两种方法都可以用,但它们之间存在一定的偏差。现针对磁化率检测结果出现负值进行分析。有一组标称质量为500gF等级砝码参数如表2:F从磁化率的计算公式{中可以看出,当砝码磁化率符合规程要求时公式中Io×F远大于0.4XF,故可将0.4XF。忽略,公式就变化成=F,公式中F是正值,磁化率的符号就由F的正』口^』。max负决定,磁化率这个词从定义上看应该是一个定量的词,是没有方向的,但在大量的实验中,发现有少量的砝码磁化率是负值,从公式中看,产生负值的原因是由的正负决定的。而F的正负又是F。和F决定的。当F和都是正值时,磁化率x肯定是正的;当F.和都是负值时,磁化率x肯定是负的;当F,和的值有正有负时,磁化率也会出现有正有负。

  从物理学角度分析,当一种物质的磁化率0时是顺磁性物质(容易被磁化的物质)0时是抗磁性物质,砝码通常采用金属或合金制造,这些材料都是顺磁性物质,故砝码的磁化率0,当用磁化率计测得的砝码磁化率0时,应多次测量,检查磁化率周围的是否有强的外界磁场干扰和存在大量铁磁性物质。最大极化(磁化)强度。有正负号,而极化强度的正负号也仅是用于判断磁性方向的,因此在我们判定砝码磁性时,一般采用绝对值来判断。在测砝码磁性时应该注意几个问题,初始磁力F是在强磁铁N极向下(S极向上对准砝码底部)时测得的,F:则是相反,在计算时一定要注意这点。我国用于生产高准确度砝码的材料基本为JF1型不锈钢和普通不锈钢。JF1型不锈钢材料的磁化率非常小;而普通不锈钢的磁化率差异非常大。对于普通不锈钢生产的砝码,应该进行多次衡量,采用其平均值作为最终的结果是比较稳妥的方法。值得注意的是,国际建议中推荐的磁化率计测量砝码磁性的方法适用于lkg以下的砝码,对于2kg以上的砝码,在需要测量其磁性时。建议采用高斯计法,而不是磁化率法。

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