真武庙附 录 B
（资料性附录）
B.1 概述
数字采样技术是一种先进的方法，几乎无例外地应用与本部分测量程序的电气部分。 将其应用到H 线圈法中，即将次级线圈的感应电压U 2(t )和H 线圈的感应电压U H (t) 数字化，通过分析这些数据来测定试样的磁性能。
因此，这些电压的瞬时值u 2j 和u 1j （j 为采样序列值下标）由采样保持电路在一个窄小和等距的时间段内对此与时间相关的电压信号同步采样并保持。然后由模数转换器（ADC ）立即将它们转换成数字值。在一个或多个周期内采样的数据对集，以及试样和设置的参数，提供了一次测量的完整信息。可用计算机处理此数据集，并测定本部分所涉及的所有磁性能。
chart控件数字采样技术应用于本部分的主体部分所述的测量程序。图4所示的带H 线圈模式的功率表法电路采用的数字采样技术是基于图2所示电路的原理；数字采样技术允许通过数字采样装置和软件组合系统实现图2
中测量设备的所有功能。通过计算软件实现部分或全部测量功能。磁极化强度波形的正弦也可以通过数字化方式控制，不过其计算过程不同于本附录。更多信息参考附录C 。
本附录有助于理解数字采样技术对本部分可达到的精度的影响，这很重要，因为ADC 电路、瞬态记录仪和支持软件很容易构建数字采样功率表。数字采样技术的不确定性很低，但如果使用不当会导致较大的误差。
注：数字采样技术的原理和实现在很多论文和书上有深入的介绍。如果要深入了解，可以参考这些出版物，此处不
再详述。
B.2 技术细节和要求 数字采样技术的原理是用有限的时间间隔Δt 代替无穷小的时间间隔d t 对电压进行离散取值。
s f n f n T t 11=⋅==∆ (B.1)
式中：
Δt ──采样点的间隔时间，单位为秒(s)；
T
──励磁周期的长度，单位为秒(s)； n
──一个周期内的样本数； f
──励磁频率，单位为赫兹(Hz)； f s
农业机械学报──采样频率，单位为样本数每秒(s -1)。
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为获得更低的不确定度，励磁周期的长度除以采样点间的时间间隔，即f s /f ，需为整数（奈奎斯特条件[5]），采样频率f s 应大于输入信号带宽的两倍。
磁导计的绕组连接见图4。功率电源通常由一个可程控的数字信号发生器和一个功率放大器组成。在任意波形发生器和功率放大器之间应插入一个防混叠的低通滤波器。测量设备应由每个信号通道的前置放大器、一个已校准的数字化仪和一个亿校准的数字信号分析仪（通常是一台个人电脑）组成，前置放大器将输入信号放大到适合数字化的高信噪比电压。
测量仪器将次级线圈中感应的电压和H 线圈中感应的电压同步数字化为瞬时值u 2j 和 u Hj 。数字信号分析仪将u 2j 和 u H j 的数据阵列在一个磁化周期内分别转换成电压为U 2(t ) 和 U H (t )的数字信号。
磁极化强度J (t )由U 2(t )根据式（2）计算得出。
磁场强度H (t )由U H (t )根据式（3）计算得出。
比总损耗P s ，即J(t)和H(t) 形成的磁滞回线的面积，由式（4）计算得出。
数字信号对U 2(t ) 和 U H (t )可由计算机处理，或使用数字信号处理器（DSP ）在没有中间储存的情况下使用足够快的数字乘法器和加法器进行处理。只有当采样频率f s 和励磁频率f 是由一个共用的高频时钟导出，使f s /f 比为正整数，才能保证满足奈奎斯特条件。人工进化
此时，U H (t )和U 2(t ) 用具有足够精度的每周期进行128个点采样的方式进行扫描（1000 Hz 以上每周期64个点采样就足够了）。根据香农定理，这个数字是由H (t)信号中的最高相关频率决定的，通常不高于常规频率中的第41次谐波[9]。但是，一些商用数据采集设备可能与励磁频率不同步，因此，f s /f 的比值不是整数，即不满足奈奎斯特条件。在这种情况下，采样频率必须大大提高（每周期500个点采样或更高），以使真实周期长度与最接近的采样点时间的偏差保持较小。在较高频率下应用须采用相对较低频率采样需满足奈奎斯特条件是必要的。建议使用抗混叠低通滤波器[5]，以消除不相关的高频分量，否则会与数字采样过程相互作用产生混叠噪声。 关于幅值分辨率，文献[7，9]的研究表明，在12位分辨率以下数字化误差较大，特别是对于高硅含量的无取向材料。因此，推荐采用给定幅值至少12位的分辨率。此外，两个传输信号的电压通道之间不应发生明显的相移。在中频测量中一个特别
重要的条件是该相移应很小，以确保不影响保证本部分所规定的功率测量的不确定度（即0.5%）。功率因数cos(φ)越低，相移偏差的影响就越大（φ是两个电压信号的基波分量之间的相位差）。信号放大器最好是直流耦合，以避免任何低频相移。但是，信号放大器中的直流偏置可导致数字计算结果的显著误差。可用数字矫正补偿去除此直流偏置。
B.3 校准
本部分的再现性验证要求对测量设备进行仔细校准。测量装置能通过一个已校准的交流部分源溯源到国家部分上。将交流部分源连接到输入信号通道，然后对每个信号通道在不同频率下的信号幅值、各信号通道之间的相位移进行校准。在数字信号计算器的评估处理中可以考虑这些因素。任何情况下，都不可以使用参考样品校准设备，因为非晶纳米晶合金带（片）对重复测量过程中可能施加在样品上的应力非常敏感。
B.4 数字空气磁通补偿
数字空气磁通补偿可以用类似于互感的原理来实施。使用H 线圈法，磁通补偿通过式（B.2）得到。 )(C )()(H 2m 2c t U t U t U ⋅−= (B.2)
式中：
ev71病毒)
(2c t U ──补偿后的次级感应电压，单位为伏特（V ）；
)(2m t U ──未补偿的次级感应电压，单位为伏特（V ）；
C ──补偿系数；
)(t U H ──H 线圈的感应电压，单位为伏特（V ）。
补偿因子C 的确定：当磁导计中无试样时，在初级励磁线圈中通上合适的交流电流，补偿电压不得超过测试仪器次级线圈上未补偿电压的0.1%，对应最大磁场强度的条件如80A/m 。
数字空气磁通补偿的优势在于可避免由于使用互感而引起的相移和绕组阻抗的增大。
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