[发明专利]一种磁滞回线拟合方法

权利要求书

1.一种磁滞回线拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用交变梯度磁性测量设备，依次对测试样品进行扫频测试、扫场测试，获得测试样品振动速度与磁场强度的磁滞特性原始数据对；

对测试样品的磁场强度信号进行预处理，分段拟合磁化曲线及退磁曲线；

采用包含多项式函数项和指数函数项相复合的复杂非线性函数拟合测试样品振动速度与磁场强度的相联系的磁滞回线；其中，复杂非线性函数的表达式设计为：

y₁＝(a₁*(Gauss+x₁)+b₁)；

y₂＝(a₂*(Gauss+x₂)+b₂)；

y₃＝(a₃*(Gauss+x₃)+b₃)；

y₄＝(a₄*(Gauss+x₄)+b₄)；

式中：v表示样品振动速度幅值，单位为mm/s；Gauss表示磁场强度，单位为Oe；x₁、x₂、x₃、x₄、a₁、a₂、a₃、a₄、b₁、b₂、b₃、b₄、c₁、c₂、c₃、c₄、h₁、z₁为待优化拟合参数；

求解复杂非线性函数的相关参数；

根据求解出的相关参数，建立测试样品振动速度与磁场强度的拟合磁滞回线。

2.根据权利要求1所述的一种磁滞回线拟合方法，其特征在于，获得测试样品振动速度与磁场强度的磁滞特性原始数据对，具体包括以下步骤：

打开交变梯度磁性测量设备各个仪表的电源开关，启动工控机上的控制程序，将测试样品固定在样品杆的样品座处；

设置控制程序中的对应参数，对测试样品进行扫频测试，通过多普勒激光测振的方式获取在不同驱动频率下样品杆的振动速度；

将最大振动速度对应的频率作为共振频率，对测试样品进行扫场测试，得到不同磁场下的振动信息，即测试样品振动速度与磁场强度的磁滞特性原始数据对。

3.根据权利要求2所述的一种磁滞回线拟合方法，其特征在于，对测试样品的磁场强度信号进行预处理，具体包括以下步骤：

采用带通滤波方式，对在共振频率下的测试样品所对应的单一磁场强度信号数据进行滤波降噪处理，滤除出仅共振频率下的单一信号；

根据磁场强度逐步递增和逐步递减将测试样品振动速度与磁场强度的磁滞特性原始数据对分为两组数据，进行磁化曲线、退磁曲线的分段拟合。

4.根据权利要求1所述的一种磁滞回线拟合方法，其特征在于，求解复杂非线性函数的相关参数，具体包括以下步骤：

设置参数初始值，其中，x₁、x₂、x₃、x₄由矫顽力约束，用于控制曲线拟合结果的左右平移；a₁、a₂、a₃、a₄由磁场强度范围约束，用于控制磁场在等于0时的曲线斜率；b₁、b₂、b₃、b₄的预设值为0，用于辅助斜率的偏置；c₁、c₂、c₃、c₄、h₁的预设值为1；z₁由磁化强度饱和值约束，用于控制曲线拟合结果的饱和值/收敛值，即y轴的最大值；

采用非线性最小二乘法进行拟合，通过真实数据与含待优化拟合参数的复杂非线性函数之间的误差平方和项构建损失函数，再通过最优化算法获得损失函数的全局最小值，即寻找模型曲线f(x，β)中的参数向量β使残差平方和S(β)最小化：

其中，β^T＝(x₁，x₂，x₃，x₄，a₁，a₂，a₃，a₄，b₁，b₂，b₃，b₄，c₁，c₂，c₃，c₄，h₁，z₁)，i＝1，2，3，4。