軟磁材料廣泛應(yīng)用于功率變換器的磁性元件中，其包括粉心磁性材料(粉材)，鐵氧體磁性材料(塊材)，非晶磁性材料(帶材)。其中粉心磁性材料中的金屬磁粉心是將金屬粉末顆粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種復(fù)合磁材料，具有高飽和磁通密度、小損耗角、良好的直流偏磁特性和良好的溫度穩(wěn)定性等特點，廣泛用作功率變換器中的儲能電感、差模電感、變壓器等磁性元件的的磁心[1-2]。金屬磁粉心的磁化特性具有非線性性質(zhì)，受應(yīng)力，溫度，頻率，飽和程度影響。不同飽和程度下的電感值或磁導(dǎo)率即增量電感或增量磁導(dǎo)率，其精確測量對功率變換器的優(yōu)化設(shè)計非常重要。
現(xiàn)有磁化特性測量方法中，有大信號交流法、阻抗分析儀法和脈沖測量法。大信號交流法通過對被測磁性元件(DUT)施加高頻交流信號，采樣被測磁性元件的副邊感應(yīng)電壓和原邊激磁電流，分別計算磁通密度B和磁場強度H[3-4]，進(jìn)一步能夠計算出電感值、磁導(dǎo)率。日本巖崎公司生產(chǎn)的B-H分析儀IWATSU SY-8218就是基于大信號交流法的測量儀器。但利用大信號交流法測量低磁導(dǎo)率、高飽和磁通密度的磁粉心的磁化特性時，一方面需要造價非常高的高頻大功率激勵源;另一方面，長時間的大功率交流勵磁會導(dǎo)致磁心過熱，影響測量結(jié)果。
阻抗分析儀法通過測量磁性元件阻抗串聯(lián)模型或并聯(lián)模型中的等效電感獲得磁化特性。英國WAYNE KERR公司生產(chǎn)的高精度阻抗分析儀是現(xiàn)今行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的最精確的測量儀器。但是阻抗分析儀測量的是小信號激勵下的磁化特性，若直接用于非線性軟磁材料的大信號工況將產(chǎn)生很大誤差。也可利用外加直流偏磁源的阻抗分析儀測量直流偏磁的磁化特性[5]如圖1，但在測量低磁導(dǎo)率和高飽和磁通密度的金屬磁粉芯時，需要施加很大的直流偏磁才能獲得完整的磁化特性，這將使磁心過熱，影響測量結(jié)果，甚至損壞被測磁性元件。并且寬帶寬的直流偏磁源非常昂貴。
脈沖測量法利用RLC振蕩電路中電容短時間的放電過程，產(chǎn)生脈沖激勵施加在被測磁性元件上，采樣磁性元件上的副邊感應(yīng)電壓和激磁電流獲得磁心的磁化特性。文獻(xiàn)[6]提出利用脈沖法繪制磁滯回線，由于脈沖激勵時間非常短暫且脈沖幅值大，故能夠在不造成溫升的前提下繪制完整的遲滯回線，且脈沖測量法測試平臺容易搭建，適合在實際工程中應(yīng)用[6-12]。然而，由于其在獲得增量電感或增量磁導(dǎo)率時涉及微分運算，將引入非常大的數(shù)值微分誤差。
本文基于傳統(tǒng)脈沖測量法，利用具有線性性質(zhì)的空心電感采樣消除傳統(tǒng)脈沖測量法的微分誤差，提出新型脈沖測量法測量金屬磁粉心磁化特性，利用疊加直流偏磁的高精度阻抗分析儀驗證其測量精度。
