一种软磁材料损耗测量系统及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104122454 A (43)申请公布日 2014.10.29 CN 104122454 A (21)申请号 201410354357.X (22)申请日 2014.07.23 G01R 27/26(2006.01) (71)申请人 中国计量科学研究院 地址 100013 北京市朝阳区北三环东路 18 号 (72)发明人 张志高 侯瑞芬 贺建 范雯 林安利 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212 代理人 杨立 (54) 发明名称 一种软磁材料损耗测量系统及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种软磁材料损耗测量系统及方 法， 首先信号源发出正弦。

2、波经放大后流经环形样 品的初级绕组， 初级绕组对环形样品励磁， 使次级 绕组产生次级感应电压 V2， 初级电流经过高频无 感电阻 R 产生电压 V1 ； 利用双通道交换单元交换 模数转换器 AD1 和 AD2 的输入， AD1 采集 V1， AD2 采集 V2 时， 计算 V1 和 V2 的乘积 P1， 调节双通道 交换单元使 AD1 采集 V2， AD2 采集 V1， 计算 V2 和 V1 的乘积 P2， 选择合适的高频无感电阻和的次级 绕组匝数， 使得V1和V2在同一数量级， 从P1和P2 中可计算出真实的V1和V2乘积， 有效的消除掉两 路模数转换系统带来的相位差， 实现预定频率和 预定。

3、次级感应电压条件下软磁材料的损耗的准确 测量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 9 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书9页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104122454 A CN 104122454 A 1/4 页 2 1. 一种软磁材料损耗测量系统， 其特征在于， 包括 DDS 信号源、 功率放大器、 绕有初级 绕组 N1 和次级绕组 N2 的环形样品、 高频无感电阻 R、 双通道交换单元、 第一模数转换器、 第 二模数转换器、 第一可编程延时电路、 第二可编程延时电路和数据处理单元 ； 所述 D。

4、DS 信号源连接功率放大器， 功率放大器与环形样品初级绕组 N1 的输入端连接， 环形样品初级绕组 N1 的输出端与高频无感电阻 R 的一端连接， 高频无感电阻 R 的另一端连 接功率放大器 ； 环形样品次级绕组N2两端和高频无感电阻R的两端均与双通道交换单元连 接 ； 双通道交换单元的输出端分别与第一模数转换器和第二模数转换器的输入端连接， 第 一模数转换器和第二模数转换器的输出端均与数据处理单元连接 ； 所述 DDS 信号源还与第 一可编程延时电路和第二可编程延时电路连接， 为其提供同步采样脉冲 ； 第一可编程延时 电路与第一模数转换器连接， 第二可编程延时电路与第二模数转换器连接 ； 所。

5、述 DDS 信号源， 其用于输出预定频率下的正弦波信号至功率放大器， 还向第一可编 程延时电路和第二可编程延时电路提供同步采样脉冲 ； 所述功率放大器， 其用于对正弦波信号进行放大处理 ； 所述环形样品初级绕组 N1， 其用于对环形样品励磁， 环形样品次级绕组 N2 产生次级感 应电压 V2， 将电压信号输入到双通道交换单元 ； 所述高频无感电阻 R， 其流过初级励磁电流产生电压 V1， 将电压信号输入到双通道交 换单元 ； 所述双通道交换单元， 其用于交换第一模数转换器和第二模数转换器的输入， 使其交 换采集电压 V1 和电压 V2 ； 所述第一可编程延时电路和第二可编程延时电路， 其用于分。

6、别控制第一模数转换器和 第二模数转换器的相位延时 ； 所述第一模数转换器和第二模数转换器， 其用于对输入的模拟信号采样， 得到数字信 号， 并输出至数据处理单元 ； 所述数据处理单元， 其用于利用接收的数据计算预定频率和预定次级感应电压条件下 软磁材料的损耗。 2. 根据权利要求 1 所述一种软磁材料损耗测量系统， 其特征在于， 所述双通道交换单 元包括第一继电器和第二继电器 ； 所述第一继电器和第二继电器均为双刀双掷型继电器 ； 所述第一继电器包括第一端接 点连接 A、 第二端接点连接 B 及处于第一端接点 A 和第二端接点 B 之间的双掷刀 S1 ； 所述第 二继电器包括第三端接点连接C、。

7、 第四端接点连接D及处于第三端接点C和第四端接点D之 间的双掷刀 S2 ； 所述第一继电器的第一端接点 A 和第二端接点 B 与第二继电器的第三端接点 C 和第四 端接点 D 相互连接， 所述次级感应电压 V2 和高频无感电阻的电压 V1 与分别与第一继电器 和第二继电器的端接点连接， 使两个电压输入到不同的继电器上。 3. 根据权利要求 2 所述一种软磁材料损耗测量系统， 其特征在于， 所述第一继电器和 第二继电器的组合连接方式为第一端接点 A 与第四端接点 D 连接， 第二端接点 B 与第三端 接点 C 连接， 此时双掷刀 S1 和双掷刀 S2 同向拨动 ； 所述环形绕组N2两端与第一继电。

8、器的第一端接点A连接， 同时与第二继电器的第四端 接点D连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第三端接点C连接， 同时与第一继电 权 利 要 求 书 CN 104122454 A 2 2/4 页 3 器的第二端接点B连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与第二模数 转换器连接 ； 或者， 所述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第二端接点 B 连接， 同时与第二继电器的 第三端接点C连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第四端接点D连接， 同时与第 一继电器的第一端接点A连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与第 二模数转换器连接。。

9、 4. 根据权利要求 2 所述一种软磁材料损耗测量系统， 其特征在于， 所述第一继电器和 第二继电器的组合连接方式为第一端接点 A 与第三端接点 C 连接， 第二端接点 B 与第四端 接点 D 连接， 此时双掷刀 S1 和双掷刀 S2 异向拨动 ； 所述环形绕组N2两端与第一继电器的第一端接点A连接， 同时与第二继电器的第三端 接点C连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第四端接点D连接， 同时与第一继电 器的第二端接点B连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与第二模数 转换器连接 ； 或者， 所述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第二端接点 B 连接， 同时与。

10、第二继电器的 第四端接点D连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第三端接点C连接， 同时与第 一继电器的第一端接点A连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与第 二模数转换器连接。 5. 根据权利要求 1 所述一种软磁材料损耗测量系统， 其特征在于， 选择的高频无感电 阻 R 的阻值和次级绕组 N2 的匝数， 使电压 V1 和 V2 在同一个数量级。 6. 根据权利要求 1 所述一种软磁材料损耗测量系统， 其特征在于， 数据处理单元对数 据处理包括， 当第一模数转换器测量电压 V1， 第二模数转换器测量电压 V2 时， 计算电压 V1 和 V2 的 乘积 P1， 。

11、计算公式如下， V(AD1) B*cos(t+t1)+ V(AD2) A*cos(t+t2) (t1-t2) 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 ； 当第一模数转换器测量电压 V2， 第二模数转换器测量电压 V1 时， 计算电压 V1 和 V2 的 乘积 P2， 计算公式如下， V(AD1) A*cos(t+t1) V(AD2) B*cos(t+t2)+ (t1-t2) 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2。

12、 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 , 第一可编程延时电路和第二 权 利 要 求 书 CN 104122454 A 3 3/4 页 4 可编程延时电路使得第一模数转换器和第二模数转换器两通道的延时差 t1-t2 小于 10ns ； 根据 P1 和 P2 计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁材料的损耗 Ps， 计算公式 如下， 其中， N1 为初级绕组匝数， N2 为次级绕组匝数， R 为高频无感电阻阻值， m 为环形样品 质量 , 在频率小于 1MHz 时， 小于 3.6 度， cos() 约等于 1。 7. 一种软磁材料损耗测量方法，。

13、 其特征在于， 包括如下步骤 ： 步骤 1， 所述 DDS 信号源输出预定频率下的正弦波信号至功率放大器， 同时向第一可编 程延时电路和第二可编程延时电路提供同步采样脉冲 ； 步骤 2， 功率放大器对正弦波信号进行放大处理， 进而环形样品的初级绕组 N1 为环形 样品励磁， 环形样品次级绕组 N2 产生次级感应电压 V2， 初级电流流过高频无感电阻 R 产生 电压 V1 ； 步骤 3， 电压 V1 和 V2 输入到双通道交换单元， 交换第一模数转换器和第二模数转换器 的输入， 使其交换采集电压 V1 和电压 V2 ； 步骤 4， 所述第一模数转换器和第二模数转换器分别在第一可编程延时电路和第二。

14、可 编程延时电路的控制下对输入的模拟信号采样， 得到数字信号并输出至数据处理单元 ； 步骤 5， 数据处理单元利用接收的数据计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁 材料的损耗。 8. 根据权利要求 7 所述一种软磁材料损耗测量方法， 其特征在于， 步骤 5 的具体实现 为 ： 当第一模数转换器和第二模数转换器分别测量电压 V1 和 V2 时， 计算 V1 和 V2 的乘积 P1 ； 当第一模数转换器和第二模数转换器分别测量电压 V2 和 V1 时， 计算 V1 和 V2 的乘积 P2 ； 根据 P1 和 P2 计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁材料的损耗。 9.根据权利要求8所述一种软。

15、磁材料损耗测量方法， 其特征在于， P1的计算公式如下， V(AD1) B*cos(t+t1)+ V(AD2) A*cos(t+t2) (t1-t2) 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 ； P2 的计算公式如下， V(AD1) A*cos(t+t1) V(AD2) B*cos(t+t2)+ (t1-t2) 权 利 要 求 书 CN 104122454 A 4 4/4 页 5 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为。

16、 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 , 第一可编程延时电路和第二 可编程延时电路使得第一模数转换器和第二模数转换器两通道的延时差 t1-t2 小于 10ns。 10. 根据权利要求 9 所述一种软磁材料损耗测量方法， 其特征在于， 软磁材料的损耗 Ps 的计算公式如下， 其中， N1 为初级绕组匝数， N2 为次级绕组匝数， R 为高频无感电阻阻值， m 为环形样品 质量 , 在频率小于 1MHz 时， 小于 3.6 度， cos() 约等于 1。 权 利 要 求 书 CN 104122454 A 5 1/9 页 6 一种软磁材料损耗。

17、测量系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及磁性材料性能测量领域， 尤其涉及一种软磁材料损耗测量系统及方 法。 背景技术 0002 软磁材料是指矫顽力小， 容易磁化和退磁的磁性材料。可以分为金属合金和铁氧 体两大类， 最近又发展出铁粉芯材料。软磁材料主要用于变压器、 传感器、 滤波器、 电机等。 广泛服务于航空航天、 信息通讯、 电力电子等高科技领域。 近年来， 软磁材料向高频、 高磁导 率、 低损耗发展， 软磁材料损耗的准确测量对产品质量提升意义重大。 0003 国际上普遍采用 IEC60404-6 和 IEC62044-3 推荐的功率表法测量软磁材料损耗， 此方法是在环形样品上绕制两个绕。

18、组， 一个为初级励磁绕组， 一个为次级感应绕组， 用功率 表测量初级电流和次级电压乘积。环形样品的损耗可由功率直接导出。 0004 近年来， 软磁材料不断进展， 许多铁氧体材料和铁粉芯材料次级电压和初级电流 之间的相位角接近90度， 并且工作频率从几十kHz到几百kHz， 这要求功率表在高频低功率 因数下具有高准确度， 这个条件难以达到。 采用上述方法的测量设备， 损耗的复现性大于百 分之十， 甚至到百分之几十， 严重的阻碍了软磁材料的产品的研发和应用。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足， 提供一种软磁材料损耗测量 系统及方法。 0006 本发明解决上述技术问题。

19、的技术方案如下 ： 一种软磁材料损耗测量系统， 包括 DDS 信号源、 功率放大器、 绕有初级绕组 N1 和次级绕组 N2 的环形样品、 高频无感电阻 R、 双 通道交换单元、 第一模数转换器、 第二模数转换器、 第一可编程延时电路、 第二可编程延时 电路和数据处理单元 ； 0007 所述DDS信号源连接功率放大器， 功率放大器与环形样品初级绕组N1的输入端连 接， 环形样品初级绕组 N1 的输出端与高频无感电阻 R 的一端连接， 高频无感电阻 R 的另一 端连接功率放大器 ； 环形样品次级绕组 N2 两端和高频无感电阻 R 的两端均与双通道交换 单元连接 ； 双通道交换单元的输出端分别与第一。

20、模数转换器和第二模数转换器的输入端连 接， 第一模数转换器和第二模数转换器的输出端均与数据处理单元连接 ； 所述 DDS 信号源 还与第一可编程延时电路和第二可编程延时电路连接， 为其提供同步采样脉冲 ； 第一可编 程延时电路与第一模数转换器连接， 第二可编程延时电路与第二模数转换器连接 ； 0008 所述 DDS 信号源， 其用于输出预定频率下的正弦波信号至功率放大器， 还向第一 可编程延时电路和第二可编程延时电路提供同步采样脉冲 ； 所述功率放大器， 其用于对正 弦波信号进行放大处理 ； 所述环形样品初级绕组 N1， 其用于对环形样品励磁， 环形样品次 级绕组 N2 产生次级感应电压 V2。

21、， 将电压信号输入到双通道交换单元 ； 所述高频无感电阻 R， 其流过初级励磁电流产生电压 V1， 将电压信号输入到双通道交换单元 ； 所述双通道交换 说 明 书 CN 104122454 A 6 2/9 页 7 单元， 其用于交换第一模数转换器和第二模数转换器的输入， 使其交换采集电压 V1 和电压 V2 ； 所述第一模数转换器和第二模数转换器， 其用于对输入的模拟信号采样， 得到数字信 号， 并输出至数据处理单元 ； 所述数据处理单元， 其利用接收的数据计算预定频率和预定次 级感应电压条件下软磁材料的损耗。 0009 本发明的有益效果是 ： 本发明的可编程延时电路， 控制 AD 系统采样起。

22、始时间， 可 使得AD1和AD2两通道的延时差小于10ns ； 通过双通道交换单元， 分别利用模数转换器AD1 和 AD2 同时采样 V1 和 V2， AD1 采集 V1， AD2 采集 V2， 计算 V1 和 V2 的乘积 P1 ； 使 AD1 采集 V2， AD2 采集 V1 时， 计算 V2 和 V1 的乘积 P2 ； 从 P1 和 P2 中可计算出真实的 V1 和 V2 乘积， 有效的消除掉两路模数转换系统带来的相位差， 实现预定频率和预定次级感应电压条件下 软磁材料的损耗的准确测量。 0010 在上述技术方案的基础上， 本发明还可以做如下改进。 0011 进一步， 所述双通道交换单元。

23、包括第一继电器和第二继电器 ； 0012 所述第一继电器和第二继电器均为双刀双掷型继电器 ； 所述第一继电器包括第一 端接点连接 A、 第二端接点连接 B 及处于第一端接点 A 和第二端接点 B 之间的双掷刀 S1 ； 所 述第二继电器包括第三端接点连接C、 第四端接点连接D及处于第三端接点C和第四端接点 D 之间的双掷刀 S2 ； 0013 所述第一继电器的第一端接点 A 和第二端接点 B 与第二继电器的第三端接点 C 和 第四端接点 D 相互连接， 所述次级感应电压 V2 和高频无感电阻的电压 V1 与分别与第一继 电器和第二继电器的端接点连接， 使两个电压输入到不同的继电器上。 0014。

24、 进一步， 所述第一继电器和第二继电器的组合连接方式为第一端接点 A 与第四端 接点 D 连接， 第二端接点 B 与第三端接点 C 连接， 此时双掷刀 S1 和双掷刀 S2 同向拨动 ； 所 述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第一端接点 A 连接， 同时与第二继电器的第四端接点 D 连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第三端接点C连接， 同时与第一继电器的第 二端接点B连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与第二模数转换器 连接。或者， 所述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第二端接点 B 连接， 同时与第二继电器 的第三端接点C连接 ； 所述高频无感电阻R。

25、两端与第二继电器的第四端接点D连接， 同时与 第一继电器的第一端接点A连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与 第二模数转换器连接。 0015 进一步， 所述第一继电器和第二继电器的组合连接方式为第一端接点 A 与第三端 接点 C 连接， 第二端接点 B 与第四端接点 D 连接， 此时双掷刀 S1 和双掷刀 S2 异向拨动 ； 所 述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第一端接点 A 连接， 同时与第二继电器的第三端接点 C 连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第四端接点D连接， 同时与第一继电器的第 二端接点B连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所。

26、述双掷刀S2与第二模数转换器 连接 ； 或者， 所述环形绕组N2两端与第一继电器的第二端接点B连接， 同时与第二继电器的 第四端接点D连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第三端接点C连接， 同时与第 一继电器的第一端接点A连接 ； 所述双掷刀S1与第一模数转换器连接， 所述双掷刀S2与第 二模数转换器连接。 0016 进一步， 选择的高频无感电阻 R 的阻值和次级绕组 N2 的匝数， 使电压 V1 和 V2 在 同一个数量级。 说 明 书 CN 104122454 A 7 3/9 页 8 0017 进一步， 数据处理单元对数据处理包括， 当第一模数转换器测量电压 V1， 第二模数 转。

27、换器测量电压 V2 时， 计算电压 V1 和 V2 的乘积 P1， 计算公式如下， 0018 V(AD1) B*cos(t+t1)+ 0019 V(AD2) A*cos(t+t2) 0020 0021 (t1-t2) 0022 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 ； 0023 当第一模数转换器测量电压 V2， 第二模数转换器测量电压 V1 时， 计算电压 V1 和 V2 的乘积 P2， 计算公式如下， 0024 V(AD1) A*cos(t+t1) 002。

28、5 V(AD2) B*cos(t+t2)+ 0026 0027 (t1-t2) 0028 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 , 第一可编程延时电路和 第二可编程延时电路使得第一模数转换器和第二模数转换器两通道的延时差 t1-t2 小于 10ns ； 0029 根据 P1 和 P2 计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁材料的损耗 Ps， 计算 公式如下， 0030 0031 0032 其中， N1 为初级绕组匝数， N2 为次级绕组匝数， R 为高频无。

29、感电阻阻值， m 为环形 样品质量， 在频率小于 1MHz 时， 小于 3.6 度， cos() 约等于 1。 0033 本发明解决上述技术问题的技术方案如下 ： 一种软磁材料损耗测量方法， 包括如 下步骤 ： 0034 步骤 1， 所述 DDS 信号源输出预定频率下的正弦波信号至功率放大器， 同时向第一 可编程延时电路和第二可编程延时电路提供同步采样脉冲 ； 0035 步骤 2， 功率放大器对正弦波信号进行放大处理， 进而环形样品的初级绕组 N1 为 环形样品励磁， 环形样品次级绕组 N2 产生次级感应电压 V2， 初级电流流过高频无感电阻 R 产生电压 V1 ； 0036 步骤 3， 电压。

30、 V1 和 V2 输入到双通道交换单元， 交换第一模数转换器和第二模数转 换器的输入， 使其交换采集电压 V1 和电压 V2 ； 0037 步骤 4， 所述第一模数转换器和第二模数转换器分别在第一可编程延时电路和第 说 明 书 CN 104122454 A 8 4/9 页 9 二可编程延时电路的控制下对输入的模拟信号采样， 得到数字信号并输出至数据处理单 元 ； 0038 步骤 5， 数据处理单元于利用接收的数据计算预定频率和预定次级感应电压条件 下软磁材料的损耗。 0039 在上述技术方案的基础上， 本发明还可以做如下改进。 0040 进一步， P1 的计算公式如下， 0041 V(AD1)。

31、 B*cos(t+t1)+ 0042 V(AD2) A*cos(t+t2) 0043 0044 (t1-t2) 0045 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 ； 0046 P2 的计算公式如下， 0047 V(AD1) A*cos(t+t1) 0048 V(AD2) B*cos(t+t2)+ 0049 0050 (t1-t2) 0051 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第。

32、一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 , 第一可编程延时电路和 第二可编程延时电路使得第一模数转换器和第二模数转换器两通道的延时差 t1-t2 小于 10ns。 0052 进一步， 软磁材料的损耗 Ps的计算公式如下， 0053 0054 0055 其中， N1 为初级绕组匝数， N2 为次级绕组匝数， R 为高频无感电阻阻值， m 为环形 样品质量， 在频率小于 1MHz 时， 小于 3.6 度， cos() 约等于 1。 附图说明 0056 图 1 为本发明所述一种软磁材料损耗测量系统框图 ； 0057 图 2 为本发明所述一种软磁材料损耗测量方法流程图。 0058 附图。

33、中， 各标号所代表的部件列表如下 ： 0059 1、 DDS 信号源， 2、 功率放大器， 3、 环形样品， 4、 高频无感电阻 R， 5、 双通道交换单 元， 6、 第一模数转换器， 7、 第二模数转换器， 8、 第一可编程延时电路， 9、 第二可编程延时电 路， 10 数据处理单元。 说 明 书 CN 104122454 A 9 5/9 页 10 具体实施方式 0060 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例只用于解释本发明， 并 非用于限定本发明的范围。 0061 如图 1 所示， 一种软磁材料损耗测量系统， 包括 DDS 信号源 1、 功率放大器 2、 绕有 初级绕组N1。

34、和次级绕组N2的环形样品3、 高频无感电阻R4、 双通道交换单元5、 第一模数转 换器 6、 第二模数转换器 7、 第一可编程延时电路 8、 第二可编程延时电路 9 和数据处理单元 10 ； 0062 所述 DDS 信号源 1 连接功率放大器 2， 功率放大器 2 与环形样品 3 初级绕组 N1 的 输入端连接， 环形样品 3 初级绕组 N1 的输出端与高频无感电阻 R 的一端连接， 高频无感电 阻 R 的另一端连接功率放大器 2 ； 环形样品 3 次级绕组 N2 两端和高频无感电阻 R 的两端均 与双通道交换单元 5 连接 ； 双通道交换单元 5 的输出端分别与第一模数转换器 6 和第二模 。

35、数转换器 7 的输入端连接， 第一模数转换器 6 和第二模数转换器 7 的输出端均与数据处理 单元 10 连接 ； 所述 DDS 信号源 1 还与第一可编程延时电路 8 和第二可编程延时电路 9 连 接， 为其提供同步采样脉冲 ； 第一可编程延时电路 8 与第一模数转换器 6 连接， 第二可编程 延时电路 9 与第二模数转换器 7 连接。 0063 所述 DDS 信号源 1， 其用于输出预定频率下的正弦波信号至功率放大器 2， 还向第 一可编程延时电路 8 和第二可编程延时电路 9 提供同步采样脉冲 ； 所述功率放大器 2， 其用 于对正弦波信号进行放大处理 ； 所述环形样品初级绕组 N1， 。

36、其用于对环形样品 3 励磁， 环形 样品次级绕组 N2 产生次级感应电压 V2， 将电压信号输入到双通道交换单元 5 ； 所述高频无 感电阻 R， 其流过初级励磁电流产生电压 V1， 将电压信号输入到双通道交换单元 5 ； 所述双 通道交换单元 5， 其用于交换第一模数转换器 6 和第二模数转换器 7 的输入， 使其交换采集 电压 V1 和电压 V2 ； 所述第一模数转换器 6 和第二模数转换器 7， 其用于对输入的模拟信号 采样， 得到数字信号， 并输出至数据处理单元 10 ； 所述数据处理单元 10， 其用于利用接收的 数据计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁材料的损耗。 0064 所。

37、述双通道交换单元 5 包括第一继电器和第二继电器 ； 所述第一继电器和第二继 电器均为双刀双掷型继电器 ； 所述第一继电器包括第一端接点连接 A、 第二端接点连接 B 及 处于第一端接点 A 和第二端接点 B 之间的双掷刀 S1 ； 所述第二继电器包括第三端接点连接 C、 第四端接点连接 D 及处于第三端接点 C 和第四端接点 D 之间的双掷刀 S2 ； 所述第一继电 器的第一端接点A和第二端接点B与第二继电器的第三端接点C和第四端接点D相互连接， 所述次级感应电压V2和高频无感电阻的电压V1与分别与第一继电器和第二继电器的端接 点连接， 使两个电压输入到不同的继电器上。 0065 实施例 1。

38、， 如图 1 所示， 所述第一继电器和第二继电器的组合连接方式为第一端接 点 A 与第四端接点 D 连接， 第二端接点 B 与第三端接点 C 连接， 此时双掷刀 S1 和双掷刀 S2 同向拨动 ； 所述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第一端接点 A 连接， 同时与第二继电器的 第四端接点D连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第三端接点C连接， 同时与第 一继电器的第二端接点 B 连接 ； 所述双掷刀 S1 与第一模数转换器 6 连接， 所述双掷刀 S2 与 第二模数转换器 7 连接。 0066 实施例 2， 与实施例 1 不同的是所述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第二端接点 说。

39、 明 书 CN 104122454 A 10 6/9 页 11 B 连接， 同时与第二继电器的第三端接点 C 连接 ； 所述高频无感电阻 R 两端与第二继电器的 第四端接点 D 连接， 同时与第一继电器的第一端接点 A 连接 ； 所述双掷刀 S1 与第一模数转 换器 6 连接， 所述双掷刀 S2 与第二模数转换器 7 连接。 0067 实施例 3， 所述第一继电器和第二继电器的组合连接方式为第一端接点 A 与第三 端接点 C 连接， 第二端接点 B 与第四端接点 D 连接， 此时双掷刀 S1 和双掷刀 S2 异向拨动 ； 所述环形绕组N2两端与第一继电器的第一端接点A连接， 同时与第二继电器的。

40、第三端接点 C 连接 ； 所述高频无感电阻 R 两端与第二继电器的第四端接点 D 连接， 同时与第一继电器的 第二端接点 B 连接 ； 所述双掷刀 S1 与第一模数转换器 6 连接， 所述双掷刀 S2 与第二模数转 换器 7 连接。 0068 实施例 4， 与实施例不同的是所述环形绕组 N2 两端与第一继电器的第二端接点 B 连接， 同时与第二继电器的第四端接点D连接 ； 所述高频无感电阻R两端与第二继电器的第 三端接点 C 连接， 同时与第一继电器的第一端接点 A 连接 ； 所述双掷刀 S1 与第一模数转换 器 6 连接， 所述双掷刀 S2 与第二模数转换器 7 连接。 0069 选择的高频。

41、无感电阻 R 的阻值和次级绕组 N2 的匝数， 使电压 V1 和 V2 在同一个数 量级。 0070 数据处理单元对数据处理包括， 当第一模数转换器测量电压 V1， 第二模数转换器 测量电压 V2 时， 计算电压 V1 和 V2 的乘积 P1， 计算公式如下， 0071 V(AD1) B*cos(t+t1)+ 0072 V(AD2) A*cos(t+t2) 0073 0074 (t1-t2) 0075 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 ； 0076 当第。

42、一模数转换器测量电压 V2， 第二模数转换器测量电压 V1 时， 计算电压 V1 和 V2 的乘积 P2， 计算公式如下， 0077 V(AD1) A*cos(t+t1) 0078 V(AD2) B*cos(t+t2)+ 0079 0080 (t1-t2) 0081 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 , 第一可编程延时电路和 第二可编程延时电路使得第一模数转换器和第二模数转换器两通道的延时差 t1-t2 小于 10ns。 0082 根据 P1 和 P2 。

43、计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁材料的损耗 Ps， 计算 公式如下， 0083 说 明 书 CN 104122454 A 11 7/9 页 12 0084 0085 其中， N1 为初级绕组匝数， N2 为次级绕组匝数， R 为高频无感电阻阻值， m 为环形 样品质量， 在频率小于 1MHz 时， 小于 3.6 度， cos() 约等于 1。 0086 如图 2 所示， 一种软磁材料损耗测量方法， 包括如下步骤 ： 0087 步骤 1， 所述 DDS 信号源输出预定频率下的正弦波信号至功率放大器， 同时向第一 可编程延时电路和第二可编程延时电路提供同步采样脉冲 ； 0088 步骤 2，。

44、 功率放大器对正弦波信号进行放大处理， 进而环形样品的初级绕组 N1 为 环形样品励磁， 环形样品次级绕组 N2 产生次级感应电压 V2， 初级电流流过高频无感电阻 R 产生电压 V1 ； 0089 步骤 3， 电压 V1 和 V2 输入到双通道交换单元， 交换第一模数转换器和第二模数转 换器的输入， 使其交换采集电压 V1 和电压 V2 ； 0090 步骤 4， 所述第一模数转换器和第二模数转换器分别在第一可编程延时电路和第 二可编程延时电路的控制下对输入的模拟信号采样， 得到数字信号并输出至数据处理单 元 ； 0091 步骤 5， 数据处理单元于利用接收的数据计算预定频率和预定次级感应电压。

45、条件 下软磁材料的损耗。 0092 步骤5中在软磁材料损耗测量中， 为了测量结果的可比性， V2必须为正弦波， 而V1 则有可能包含各次谐波。根据正交原理， 当 V2 正弦时， V1 的谐波对于 V2 和 V1 的乘积没有 贡献， 我们在下面讨论中无需考虑 V1 谐波分量。因此我们设定 V1 和 V2 的原始信号和它们 的乘积满足公式 ： 0093 V2 A*cos(t) 0094 V1 B*cos(t+) 0095 0096 公式中 A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位 角， P 为 V1 和 V2 乘积 ； 0097 当第一模数转。

46、换器和第二模数转换器分别测量电压 V1 和 V2 时， 计算 V1 和 V2 的 乘积 P1， 计算公式如下， 0098 V(AD1) B*cos(t+t1)+ 0099 V(AD2) A*cos(t+t2) 0100 0101 (t1-t2) 0102 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时 ； 0103 当第一模数转换器和第二模数转换器分别测量电压 V2 和 V1 时， 计算 V1 和 V2 的 乘积 P2， 计算公式如下， 说 明 书 CN 104122。

47、454 A 12 8/9 页 13 0104 V(AD1) A*cos(t+t1) 0105 V(AD2) B*cos(t+t2)+ 0106 0107 (t1-t2) 0108 其中， A 为 V2 峰值， B 为 V1 峰值， 为角频率， t 为时间， 为 V2 和 V1 的相位 角， t1 为第一模数转换器相位延时， t2 为第二模数转换器相位延时， 第一可编程延时电路 和第二可编程延时电路使得第一模数转换器和第二模数转换器两通道的延时差 t1-t2 小 于 10ns ； 0109 根据 P1 和 P2 计算预定频率和预定次级感应电压条件下软磁材料的损耗 Ps， 计算 公式如下， 011。

48、0 0111 0112 其中， N1 为初级绕组匝数， N2 为次级绕组匝数， R 为高频无感电阻阻值， m 为环形 样品质量， 在频率小于 1MHz 时， 小于 3.6 度， cos() 约等于 1。 0113 本发明提出了通道交换方法， 信号源发出正弦波经放大后流经环形样品的初级绕 组， 初级绕组对环形样品励磁， 使次级绕组产生次级感应电压 V2， 初级电流经过高频无感电 阻 R 产生电压 V1 ； 选择合适的高频无感电阻和的次级绕组匝数， 使得 V1 和 V2 在同一数量 级， 利用双通道交换单元交换数转换器 AD1 和 AD2 的输入， AD1 采集 V1， AD2 采集 V2 时， 计 算 V1 和 V2 的乘积 P1， 调节双通道交换单元使 AD1 采集 V2， AD2 采集 V1， 计算 V2 和 V1 的乘 积P2， 从P1和P2中可计算出真实的V1和V2乘积， 有效的消除掉两路模数。