GOST 12636-67

GOST 12636–67 Matériaux magnétiques doux à haute fréquence. Méthodes de test dans la gamme de fréquences de 1 à 200 MHz

GOST 12636−67

Groupe P99*
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* Dans l'index "National Standards" 2008
groupe B89. — Note du fabricant de la base de données.

NORME D'ÉTAT

MATÉRIAUX SOUPLE MAGNÉTIQUE HAUTE FRÉQUENCE

Méthodes de test dans la gamme de fréquences de 1 à 200 MHz

Matériaux malléables magnétiques à haute fréquence.
Méthodes d'essai dans la plage de I à 200 mc*

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* Le texte correspond à l'original. — Note du fabricant de la base de données.

Date de lancement 1969-01-01

APPROUVÉ par le Comité des normes, mesures et instruments de mesure du Conseil des ministres de l'URSS le 16/II 1967


Cette norme s'applique aux matériaux magnétiques doux haute fréquence utilisés en électronique radio : magnétodiélectriques (à base de fer carbonyle et d'alsifères) et ferrites, et établit des méthodes pour les tester.

La norme ne spécifie pas les méthodes d'essai pour les ferrites utilisées dans la gamme des micro-ondes et les ferrites avec une boucle d'hystérésis rectangulaire.

Cette norme établit les méthodes d'essai suivantes pour les matériaux magnétiques doux dans la gamme de fréquences de 1 à 200 MHz, dans des champs magnétiques faibles d'une intensité égale ou inférieure à 0,1 force coercitive :

méthode du pont ;

méthode de résonance.

Les formules de calcul sont données dans le tableau, et les lettres des formules sont en annexe 1.

1. INSTRUCTIONS GÉNÉRALES

1.1. Caractéristiques des matériaux magnétiques doux à haute fréquence

Les matériaux magnétiquement doux à haute fréquence sont conçus pour fonctionner principalement dans des champs faibles. Dans ce cas, la caractéristique la plus importante est la perméabilité magnétique complexe :

,

où:

- caractérise les processus réversibles ;

- caractérise la dissipation irréversible d'énergie ;

est une unité imaginaire.

En pratique, on utilise les valeurs de la perméabilité magnétique initiale et la tangente de l'angle de perte magnétique :

.

Perméabilité magnétique initiale ( ) est appelée la limite à laquelle lorsque le champ magnétique externe tombe à zéro.

La norme prévoit la définition des caractéristiques suivantes des matériaux magnétiques doux :

perméabilité magnétique initiale ;

Tangente de perte ;

coefficient de température de la perméabilité magnétique initiale ( ), défini comme une variation relative de la perméabilité magnétique initiale dans une plage de température donnée :

,

où:

est la valeur de la perméabilité magnétique initiale à une température ;

est la valeur de la perméabilité magnétique initiale à une température ;

est la température au début de l'expérience, en °K ;

est la température à la fin de l'expérience en °K ;

dépendance en fréquence de la perméabilité magnétique initiale ;

dépendance en fréquence de la tangente de l'angle de perte magnétique ;

dépendance de la perméabilité magnétique à l'amplitude du champ magnétique externe à haute fréquence;

dépendance de la tangente de l'angle de perte magnétique sur l'amplitude du champ magnétique externe à haute fréquence.

1.2. Échantillonnage et préparation aux tests

La détermination des paramètres des matériaux magnétiquement doux dans la gamme de fréquences ci-dessus est effectuée en mesurant l'impédance de l'élément magnétisant du circuit de mesure. Le matériau testé, placé dans un champ magnétique, introduit un certain changement dans les valeurs des composants réactifs et actifs de l'impédance, qui peut être utilisé pour juger des caractéristiques du matériau magnétique.

La mesure des paramètres magnétiques est réalisée sur des échantillons de forme annulaire.

Les dimensions des éprouvettes doivent être choisies de telle sorte que le rapport du diamètre extérieur au diamètre intérieur soit de 2 ou 2,5 et que le diamètre extérieur minimal soit de 15 mm. Les dimensions optimales doivent être : diamètre extérieur - 22 mm ; interne - 11 mm; épaisseur - 5 mm.

Dimensions géométriques: les diamètres extérieur et intérieur et l'épaisseur de l'échantillon sont mesurés au troisième chiffre significatif, et pour les tailles inférieures à 10 mm - aux deux chiffres significatifs les plus proches.

Avant les essais, des échantillons de matériaux magnétiques doux sont soumis à une préparation thermique et magnétique conformément aux exigences des normes ou spécifications de ce matériau.

En présence d'échantillons normaux, il est permis d'utiliser des méthodes relatives pour mesurer les paramètres magnétiques des matériaux magnétiquement doux.

Pour vérifier l'équipement utilisé, des échantillons normaux de matériaux magnétiques doux sont nécessaires, qui, avec l'équipement utilisé, sont certifiés dans les organisations du Comité des normes, mesures et instruments de mesure du Conseil des ministres de l'URSS. Les carottes annulaires vieillies sont utilisées comme échantillons normaux.

1.3. Les tests sont effectués à une température ambiante de 298 ± 10 °K (25 ± 10 °C), une humidité relative ne dépassant pas 80 % et une pression atmosphérique de 100 000 ± 4 000 N/m (750 ± 30 mmHg).

1.4. Équipement

1.4.1. Pour tester les matériaux magnétiques doux dans la gamme de fréquences de 1 à 100 MHz, l'équipement suivant est utilisé :

pont en T simple ;

double pont en T;

impédancemètre ;

compteur de conductivité totale ;

perméamètres à double boucle;

perméamètre à boucle unique ;

perméamètre de température à double boucle ;

compteur de facteur de qualité ;

solénoïde;

bobine-capteur avec un petit nombre de tours ;

générateur de signal standard ;

fréquencemètre;

voltmètre électronique;

atténuateur ;

unité de contrôle de la température ;

enregistreur;

récepteur de mesure ou amplificateur sensible.

Les caractéristiques des appareils sont données en annexes 2, 3, 4, 5.

1.4.2. En tant que dispositif magnétisant, on utilise un perméamètre à double circuit (à une fréquence de 1 à 30 MHz) et un perméamètre à simple circuit (à une fréquence de 30 à 200 MHz), connectés aux bornes d'un compteur de type pont ou résonnant. .

Un perméamètre à double circuit est un transformateur haute fréquence dont l'enroulement primaire est constitué de plusieurs tours et l'enroulement secondaire est un boîtier de bobine court-circuité, dans le champ magnétique duquel l'échantillon à tester est placé.

Un perméamètre à circuit unique est une bobine coaxiale, dans le champ magnétique de laquelle l'échantillon à tester est placé.

1.4.3. Les appareils spécifiés dans la clause 1.4.2 sont des appareils auxiliaires conçus pour fonctionner avec des compteurs d'impédance, de conductivité, de facteur de qualité.

Le compteur utilisé doit fournir des mesures avec une erreur maximale de ± 5 % pour la composante réactive et de ± 10 % pour la composante active de la conductivité ou de la résistance mesurée.

Noter. Lors de l'utilisation d'un perméamètre avec un impédancemètre ou un conductimètre d'un type ou d'un autre, il est nécessaire que les dispositifs terminaux du perméamètre et du compteur correspondent l'un à l'autre.

1.4.4. Pour mesurer l'intensité du champ magnétique à l'emplacement de l'échantillon, les appareils suivants sont utilisés :

bobine-capteur ;

solénoïde cylindrique monocouche avec une section connue, certifié par les organes du Comité des normes, des mesures et des instruments de mesure du Conseil des ministres de l'URSS.

Ces appareils sont utilisés avec les appareils série suivants : générateur de signal standard, récepteur de mesure ou amplificateur de mesure, atténuateur et voltmètre (Fig. 1).

1 - fréquencemètre ; 2 - capteur de bobine ; 3 - récepteur de mesure ; 4 - dispositif indicateur de sortie ;
5 - générateur de signaux standards ; 6 - atténuateur ; 7 - champ d'étalonnage (solénoïde);
8 - champ testé ; 9 - voltmètre électronique

Merde.1

1.4.5. La détermination de la dépendance à la température de la perméabilité magnétique et de l'angle de perte magnétique est effectuée à l'aide d'un perméamètre de température de conception spéciale. Pour les tests de température, l'équipement suivant est utilisé :

perméamètre à double circuit (Fig. 2, Annexe 2) ;

unité de contrôle de la température qui maintient la température réglée avec une erreur ne dépassant pas ±0,5 °K ;

enregistreur pour enregistrer la classe de précision de la température 0,5 ;

dispositif de soupape pour régler les températures négatives.

1.5. Préparation du matériel pour les essais

1.5.1. Lors de la mesure par la méthode du pont, il est nécessaire d'assembler l'installation conformément au schéma fonctionnel (Fig. 2).

1 - générateur ; 2 - pont; 3 - récepteur de mesure (amplificateur);
4 - voltmètre électronique; 5 - fréquencemètre

Merde.2

1.5.2. Lors de la mesure par la méthode de résonance à l'aide de perméamètres à double circuit et à circuit unique, leurs électrodes sont connectées aux bornes compteur de qualité.

1.5.3. La mesure de l'intensité du champ magnétique doit être effectuée par comparaison avec un champ de référence de même fréquence. Un solénoïde connecté à la sortie du générateur de signal standard peut être pris comme source de l'exemple de champ.

Pour mesurer l'intensité du champ magnétique, l'installation est assemblée selon le schéma fonctionnel (Fig. 1). Un voltmètre est utilisé dans les cas où le générateur n'a pas ou a un dispositif indicateur de sensibilité insuffisante, le voltmètre est connecté en parallèle avec l'entrée de l'atténuateur.

1.5.4. Lors de la réalisation d'essais de température, on raccorde au perméamètre de température : un thermorégulateur (au bobinage de chauffage), un tuyau d'eau (aux raccords d'une chemise d'eau stabilisatrice), un enregistreur (à la sortie du thermocouple).

Pour les mesures de température, l'installation est montée selon le schéma bloc de la Fig.3.

1, perméamètre de température ; 2 - unité de contrôle de la température ; 3 - compteur de facteur de qualité ;
4 - potentiomètre d'auto-enregistrement

Merde.3

1.5.5. Tous les appareils sont allumés et préparés pour fonctionner conformément aux instructions de leur fonctionnement.

1.5.6. L'exactitude de l'assemblage des schémas fonctionnels conformément aux paragraphes 1.5.1 ; 1.5.2 et 1.5.4 sont vérifiés à l'aide d'échantillons normaux.

L'exactitude de l'assemblage de l'installation de mesure de l'intensité du champ magnétique (Fig. 1) est vérifiée en plaçant la bobine du capteur 5 fois dans le champ d'étalonnage et en enregistrant les lectures du dispositif de sortie 4 , dont la dispersion des lectures à une valeur constante des lectures du dispositif 9 ne doit pas dépasser son erreur.

2. TEST

2.1. Les mesures de pont sont effectuées dans l'ordre suivant :

a) régler la fréquence du générateur ;

b) accorder le récepteur de mesure à la fréquence du générateur ;

c) équilibrer le pont conformément aux instructions pour son fonctionnement ;

d) consigner les lectures conformément aux paragraphes 1 et 2 du tableau ;

e) placez l'échantillon d'essai dans une chambre spéciale, augmentez la longueur de la ligne de la hauteur de l'échantillon (pour un pont en forme de double T);

f) effectuer le deuxième équilibrage du pont ;

g) enregistrer les relevés lors du deuxième équilibrage ;

h) calculer le résultat selon les formules données aux paragraphes 1 et 2 du tableau.

2.2. Les mesures par la méthode de résonance à l'aide d'un perméamètre à double boucle sont effectuées dans l'ordre suivant :

a) régler la fréquence du mesureur de facteur de qualité en fonction du type de perméamètre sélectionné ;

b) mesurer la capacité de résonance et le facteur de qualité du perméamètre avec un enroulement secondaire ouvert (inactif);

c) mesurer la capacité de résonance et le facteur de qualité d'un perméamètre avec un enroulement secondaire court-circuité (court-circuit);

d) mesurer la capacité de résonance et le facteur de qualité du perméamètre avec l'échantillon d'essai ;

e) consigner les résultats des mesures aux sous-paragraphes b , c , d et effectuer les calculs conformément aux formules de calcul du paragraphe 3 du tableau.

2.3. Lors de la mesure par la méthode de résonance à l'aide d'un perméamètre à boucle unique, les mesures sont effectuées dans l'ordre suivant :

a) déterminer la capacité de résonance et le facteur de qualité du perméamètre sans l'échantillon d'essai ;

b) déterminer la capacité de résonance et le facteur de qualité avec l'échantillon d'essai ;

c) enregistrer les résultats de mesure et effectuer les calculs conformément aux formules de calcul de l'article 4 du tableau.

2.4. Lors de la mesure de la perméabilité magnétique et de l'angle de perte magnétique par la méthode du pont ou de la résonance, il est nécessaire de déterminer l'intensité du champ magnétique.

L'intensité du champ magnétique est déterminée dans l'ordre suivant :

a) une bobine de capteur est connectée à l'entrée du récepteur de mesure (par exemple, P5−1). Cette bobine est placée dans le champ étudié et le récepteur est accordé en résonance avec la fréquence de ce champ ;

b) le générateur de signaux étalons est accordé sur la fréquence du champ étudié dont la sortie est reliée au solénoïde ;

c) le capteur est transféré au solénoïde et en ajustant la tension de sortie du générateur de signal standard, la déviation du dispositif de sortie du récepteur est la même que lorsque le capteur est placé dans le champ à l'étude ;

d) enregistrer les résultats des mesures et effectuer les calculs conformément aux paragraphes 3 à 5 du tableau.

2.5. Pour déterminer la dépendance à la température :

a) placer l'échantillon dans la chambre de température ;

b) régler la vitesse d'écoulement de l'eau ;

c) régler l'unité de contrôle de la température à une température prédéterminée, après quoi une exposition de vingt minutes est effectuée, après quoi les lectures de l'instrument sont observées toutes les minutes. La température est considérée comme stable si cinq mesures consécutives ont la même valeur ;

d) enregistrer le résultat de la mesure ;

e) répéter les opérations indiquées aux sous-paragraphes a , b , c , d pour une température différente et effectuer le calcul conformément au paragraphe 5 du tableau.

Noter. La formation préliminaire de température de l'échantillon est effectuée conformément aux spécifications du matériau à partir duquel il est fabriqué.

2.6. Il est permis de déterminer la dépendance à la température de la perméabilité magnétique à l'aide d'un perméamètre de température et d'un pont de mesure.

3. CALCUL DES RÉSULTATS DES TESTS

3.1. Le calcul de la perméabilité initiale et de la tangente de l'angle de perte magnétique, ainsi que du coefficient de température de la perméabilité initiale, est effectué selon les formules données dans le tableau.

3.2. Pour accélérer la détermination des paramètres du matériau à tester, lors de la mesure à l'aide d'un perméamètre à double circuit, il est permis d'utiliser des graphiques de la dépendance de la perméabilité magnétique initiale et de la tangente de l'angle de perte magnétique sur les valeurs du facteur de qualité et de la capacité de résonance mesurés sur le compteur de facteur de qualité, construit selon les formules données au paragraphe 3 du tableau.

La figure 4 montre une dépendance graphique de l'un des échantillons à une fréquence de 1 MHz à l'aide d'un perméamètre à double boucle. Des graphiques similaires peuvent être construits pour d'autres fréquences et dimensions géométriques conformément aux formules du tableau.

Merde.4

3.3. L'amplitude de l'intensité du champ magnétique est calculée par la formule :

,

où:

— intensité du champ étudié (valeur d'amplitude) en a/m ;

- tension d'amplitude appliquée au solénoïde, in in ;

est la fréquence du champ étudié en 1/sec ;

est la section transversale du solénoïde en m .

L'erreur de mesure de champ est déterminée par l'erreur de mesure , puisque l'erreur de mesure selon et moins de 0,1 %.

ANNEXE 1. Liste des principales désignations de lettres dans les formules de la norme

ANNEXE 1 à GOST 12636–67

ANNEXE 2

ANNEXE 2 à GOST 12636–67

La conception des perméamètres à double boucle développés par NGIMIP est illustrée à la figure 1. L'enroulement primaire du perméamètre est appliqué sur un noyau toroïdal 10 en un matériau magnétique à haute perméabilité et faibles pertes (noyau primaire).

Merde.1

L'enroulement secondaire est un cylindre de cuivre massif à fermeture 8 renfermant l'enroulement primaire et un noyau toroïdal mesuré 4 . Le noyau primaire est placé au fond du cylindre ; les extrémités de l'enroulement conduisent aux pointes 1 d' une conception spéciale à travers les trous 2 dans le fond du boîtier. Les embouts sont fixés sur la plaque fluoroplastique 11 présente dans la partie inférieure du corps. La deuxième plaque de PTFE 9 sépare le noyau primaire de celui mesuré. En tant que dispositif de court-circuit, un couvercle 6 avec un verrou à came 7 est utilisé, qui presse fermement la plaque de cuivre 5 avec sa surface de contact sur le cylindre. L'écran 3 est prévu pour exclure le couplage capacitif entre les noyaux.

L'ensemble des perméamètres est constitué de cinq perméamètres haute fréquence de type PHF, fonctionnant à des fréquences fixes :

PHF-1 - à une fréquence de 1 MHz;

PHF-2 - à une fréquence de 5 MHz;

PHF-2 - à une fréquence de 10 MHz;

PHF-2 - à une fréquence de 20 MHz;

PHF-2 - à une fréquence de 30 MHz.

Un ensemble de tels perméamètres peut être réalisé pour n'importe quelle taille standard de noyaux annulaires, tandis que pour obtenir la sensibilité et la résolution nécessaires, le facteur de qualité d'un perméamètre fermé par un couvercle (court-circuit) doit être d'au moins 50 unités et différer de le facteur de qualité d'un perméamètre avec un couvercle ouvert (inactif) moins de deux fois.

Les capacités de résonance doivent avoir une valeur moyenne pour un compteur de facteur de qualité donné et une différence doit être d'au moins 10 pF ( - capacité résonnante en mode court-circuit, - idem pour le ralenti).

Les mêmes exigences doivent être respectées lors de la conception des perméamètres à boucle unique et de température.

La figure 2 montre la conception d'un perméamètre à deux boucles développé par NGIMIP pour étudier les propriétés des ferrites en fonction de la température, qui, contrairement au perméamètre à deux boucles illustré à la figure 1, comporte les éléments intégrés supplémentaires suivants : une chambre thermique 1 et les extrémités de raccordement des fils des éléments chauffants sont amenées au bloc de contact 3 . Pour le refroidissement, de l'eau courante circule dans la chemise d'eau stabilisatrice 4 et dans la cavité de la tige centrale 5 .

Merde.2

Dans les essais à basse température, la cryochambre 2 est utilisée, à travers laquelle passe de l'azote liquide sous pression. Lors du fonctionnement à des températures positives, la chambre d'azote est remplacée par une chemise d'eau supplémentaire.

La figure 3 montre un perméamètre à circuit unique, qui est une bobine coaxiale, dont le conducteur extérieur est le tube-boîtier 1 , la tige médiane 2 est le conducteur intérieur et est réalisée d'une seule pièce avec le couvercle - un cavalier de court-circuit 3 .

Merde.3

ANNEXE 3. Matériel utilisé pour la mesure du champ haute fréquence

ANNEXE 3 à GOST 12636–67

Lors de l'évaluation de l'intensité du champ aux hautes fréquences, les hypothèses suivantes sont faites : l'induction de champ créée par un circuit dans le vide sera , il est lié à l'intensité du champ rapport:

,

où est la constante magnétique.

La valeur du flux magnétique ( ) pour un circuit avec auto-induction peut s'écrire :

, car ;

d'ici

,

où est l'aire du contour.

Depuis le courant est créé en raison de la chute de tension sur le circuit, dont la résistance , alors

.

L'expression résultante montre que la tension peut être estimée à l'aide d'un appareil qui mesure la fem.

.

Si dans les champs de test et connus, la tension induite dans l'élément sensible de l'appareil est la même, alors leurs intensités sont égales (jusqu'à des composantes constantes). Ceci nous permet d'accepter le schéma bloc présenté au paragraphe 1.4.1, Fig. 1 pour la mesure des champs magnétiques à haute fréquence.

La conception du mesureur de champ magnétique haute fréquence construit par NGIMIP est illustrée à la figure 4.

1 - corps; 2 - cadre solénoïde ; 3 - enroulement solénoïde; 4 - fils de connexion;
5 - connecteurs coaxiaux

Merde.4

Un solénoïde calibré en courant continu est placé dans un boîtier-écran métallique, auquel la tension est fournie à partir d'un générateur de signal étalon. Sur le côté extérieur du boîtier, il y a des prises de connecteurs de 75 ohms, dont celle du milieu sert à connecter le solénoïde au générateur de signal standard, l'une des extrêmes sert à connecter le solénoïde à un voltmètre, la seconde est pour le fréquencemètre. Le voltmètre et le fréquencemètre sont utilisés comme sources emf. pas un générateur de signal standard est utilisé, mais un autre.

Une sonde est fixée au solénoïde, réalisée sous la forme d'une bobine avec un petit nombre de spires situées à un angle de 45 ° par rapport à l'axe (Fig. 5). La bobine est équipée d'un câble blindé terminé par un connecteur mâle de 75 ohms.

1 - capteur de bobine ; 2 - tuyau ; 3 - manche; 4 - poignée; 5 - Câble 75 ohms avec un connecteur à broches

Merde.5

L'avantage de cette méthode est sa simplicité, ainsi que l'absence réelle de l'influence de l'erreur de l'appareil de mesure lui-même, puisque les mesures sont effectuées, essentiellement, par la méthode du zéro, et la formule de calcul inclut la section transversale surface du solénoïde d'étalonnage, qui peut être obtenue en le certifiant en courant continu avec une erreur ne dépassant pas ± 0,1 %.

ANNEXE 4. Equipement utilisé pour tester les matériaux magnétiques doux dans la gamme de 1 à 200 MHz, fabriqués par l'industrie

ANNEXE 4 à GOST 12636–67

En plus de ceux recommandés, des appareils ayant des caractéristiques techniques similaires à celles indiquées ou meilleures que celles-ci et vérifiées de la manière prescrite peuvent être utilisés pour la mesure.

APPENDICE 5. Appareils et équipements supplémentaires pour les essais magnétiques dans la gamme de fréquences de 1 à 200 MHz

ANNEXE 5 à GOST 12636–67