專(zhuān)利名稱：基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法及裝置。
背景技術(shù)：
磁化率是描述物質(zhì)磁化性質(zhì)的重要物理量。根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子理論，可以證明物質(zhì)的 磁化率與其微觀結(jié)構(gòu)有十分密切的關(guān)系。通過(guò)測(cè)定這些物質(zhì)的磁化率，可以獲得有關(guān)它們微
觀結(jié)構(gòu)的許多信息。磁化率在判斷物質(zhì)分子中是否存在未成對(duì)電子以及配合物結(jié)構(gòu)類(lèi)型等方 面具有重要應(yīng)用。通過(guò)物質(zhì)磁化率的測(cè)定來(lái)計(jì)算分子中未成對(duì)電子數(shù)是研究分子中成鍵情況 的有效方法。在環(huán)境系統(tǒng)中，土壤、巖石、沉積物、大氣塵埃等自然物質(zhì)以及人類(lèi)活動(dòng)所產(chǎn) 生的次生物質(zhì)往往表現(xiàn)出不同的磁性特征，它們與物質(zhì)內(nèi)含礦物的磁性類(lèi)型、鐵磁晶粒含量、 大小構(gòu)成及配比組合有關(guān)，在一定程度上反映了其來(lái)源母質(zhì)、生成環(huán)境、搬運(yùn)過(guò)程和沉積作 用等綜合信息。利用環(huán)境系統(tǒng)中的物質(zhì)在磁性特征上的差異和聯(lián)系及其所指示的環(huán)境內(nèi)涵，
可研究不同時(shí)空尺度下的環(huán)境過(guò)程、環(huán)境作用和環(huán)境問(wèn)題，進(jìn)而揭示環(huán)境演變的歷史和機(jī)制。 磁化率測(cè)量?jī)x器在物質(zhì)電子結(jié)構(gòu)的測(cè)定，環(huán)境磁學(xué)中土壤、沉積物和巖石等自然物質(zhì)和人類(lèi) 活動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)在人工磁場(chǎng)中的磁性響應(yīng)的測(cè)量，地質(zhì)、地理環(huán)境信息的提取，以及磁流體 的磁性、穩(wěn)定性的測(cè)定和工業(yè)氣體分析等領(lǐng)域的應(yīng)用有著重大意義。因此，磁化率測(cè)量?jī)x器 設(shè)備已引起許多科技工作者的高度關(guān)注。
現(xiàn)階段測(cè)量物質(zhì)磁化率的方法主要有磁天平法和運(yùn)用電磁原理的交流互感方法。用磁 天平法測(cè)量磁化率是一種常規(guī)的物理測(cè)量方法，目前，我國(guó)尚無(wú)定型產(chǎn)品，使用單位大多采 用感量為0. 1毫克的精密微量分析天平、電磁鐵和直流電源自行組裝而成。根據(jù)待測(cè)物的不
同性質(zhì)，磁天平法又分為Gouy法、Quincke法和Faraday法。Gouy法適用于測(cè)量順磁或抗 磁物質(zhì)的磁化率，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易等特點(diǎn)，但所需樣品量大、精度欠佳，不適用 于測(cè)量磁性和超順磁性樣品。Quincke法不需要單獨(dú)測(cè)量樣品的密度，但它只適用于測(cè)量液 體和氣體的磁化率，所需樣品量也很大。以上兩種方法均不便研究樣品的磁化率隨溫度變化 的關(guān)系。Faraday法實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣，操作過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，給科研和工程應(yīng)用帶來(lái)不便。而交 流互感測(cè)量法主要適用于金屬磁化率的測(cè)量，針對(duì)性較強(qiáng)，測(cè)量對(duì)象比較單一。近年來(lái)有人 相繼提出用激光擺法和NMR雙譜儀法等新方法來(lái)進(jìn)行磁化率測(cè)量，然而這些方法比較適合測(cè) 量過(guò)艟元素離子化合物的磁化率，適用范圍比較窄。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法及裝置。本發(fā)明的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置、高度 測(cè)量?jī)x、測(cè)量容器和遠(yuǎn)程觀測(cè)記錄系統(tǒng)，測(cè)量容器位于磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的有效磁場(chǎng)空間內(nèi)， 測(cè)量容器位于溫度調(diào)節(jié)裝置之上或者溫度調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部測(cè)量容器為至少帶有一個(gè)平面透明 窗口的容器，遠(yuǎn)程觀察記錄系統(tǒng)是帶有攝像儀的電腦；高度測(cè)量?jī)x組配在測(cè)量容器的平面透 明窗口上，并可在平面透明窗口上根據(jù)需要調(diào)節(jié)位置。
當(dāng)采用底部加熱的方式加熱時(shí)，測(cè)量容器位于溫度調(diào)節(jié)裝置上，當(dāng)采用的溫度調(diào)節(jié)裝置 為筒形結(jié)構(gòu)，并且從容器四周同時(shí)加熱時(shí)，測(cè)量容器位于溫度調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部。
磁場(chǎng)發(fā)生裝置為能夠產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置，所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0至15T, 并且磁場(chǎng)發(fā)生裝置的磁場(chǎng)分布情況己知。
本發(fā)明選用的高度測(cè)量?jī)x為刻度標(biāo)尺，攝像儀的選用標(biāo)準(zhǔn)為能夠從電腦記錄的圖像中分 辨刻度標(biāo)尺的刻度。
本發(fā)明的工作原理為
增強(qiáng)摩西效應(yīng)是指用標(biāo)準(zhǔn)流體B放在待測(cè)流體A上，在一定的磁場(chǎng)條件下兩種流體的分
界面會(huì)產(chǎn)生非常明顯的形變。分界面形變高度的表達(dá)式為 <formula>formula see original document page 5</formula>
(1)
式中，//為分界面兩個(gè)不同形變處的高度差，//。為真空磁導(dǎo)率，義,為待測(cè)流體的體積磁 化率，％2為標(biāo)準(zhǔn)流體的體積磁化率，A和5,分別為分界面兩個(gè)不同形變處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，
A為待測(cè)流體的密度，A為標(biāo)準(zhǔn)流體的密度，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，^為根據(jù)實(shí)際測(cè)量條 件校定的修正系數(shù)，是一個(gè)無(wú)量綱量。
通過(guò)用已知磁化率和密度的標(biāo)準(zhǔn)流體分別與確定密度的待測(cè)流體組成混合流體，在確定 的實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)量?jī)煞N流體分界面兩個(gè)不同形變處的高度差，將公式(1)變形得
<formula>formula see original document page 5</formula> (2)
由此公式便可計(jì)算待測(cè)流體的磁化率數(shù)值。通過(guò)觀察分界面的起伏情況，可以判定待測(cè) 流體的磁性。
對(duì)固體磁化率的測(cè)量，可將待測(cè)固體配制成確定體積的液體(溶液或膠體)，根據(jù)增強(qiáng)摩
西效應(yīng)原理測(cè)出液體磁化率，同一物質(zhì)不同體積下磁化率的關(guān)系為<formula>formula see original document page 5</formula>(3)式中13為對(duì)應(yīng)液體體積磁化率，14為待測(cè)固體體積磁化率，R為對(duì)應(yīng)液體的體積，P2 為待測(cè)固體體積，w為待測(cè)固體質(zhì)量，M為待測(cè)固體摩爾質(zhì)量，義^為待測(cè)固體摩爾磁化率， 其值為溫度的函數(shù)，《2為對(duì)偏差的修正系數(shù)，是一個(gè)無(wú)量綱量。將式(3)變形后可得
進(jìn)而可得到待測(cè)固體的磁化率。
本發(fā)明的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)設(shè)計(jì)的磁化率測(cè)量方法為-采用上述磁化率測(cè)量裝置測(cè)量流體磁化率或者固體磁化率具體步驟為 將已知密度和磁化率的流體作為標(biāo)準(zhǔn)流體，確定待測(cè)流體的密度，當(dāng)測(cè)量固體的磁化率 時(shí)，將待測(cè)固體制備成溶液或膠體作為待測(cè)流體，然后將待測(cè)流體和標(biāo)準(zhǔn)流體置于測(cè)量容器 中，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)裝置設(shè)定溫度條件，通過(guò)高度測(cè) 量?jī)x獲得標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體的分界面上兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度差，然后計(jì)算出待測(cè)流體在所設(shè) 定溫度條件下的磁化率；按公式(2)計(jì)算待測(cè)流體的磁化率。
當(dāng)測(cè)量固體磁化率時(shí)，確定待測(cè)固體的體積，將該固體制備成溶液或膠體作為待測(cè)流體， 確定其體積和密度，按前述方法計(jì)算出待測(cè)溶液或膠體的磁化率，再按公式(4)計(jì)算出待測(cè) 固體的磁化率。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流體與待測(cè)流體不能互溶時(shí)，將兩種流體直接放入測(cè)量容器中，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流體與待 測(cè)流體能互溶時(shí)，將兩種流體按密度大小先后放入測(cè)量容器，并且標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體間要 加膜，要求所加的膜位于標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體之間，并且膜與兩種流體之間無(wú)氣體。
高度測(cè)量?jī)x測(cè)量分界面兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)高度差的方法為測(cè)量平面透明窗口某個(gè)分界面測(cè)量 點(diǎn)相對(duì)于測(cè)量容器底部的高度，為第一測(cè)量點(diǎn)高度，然后改變高度測(cè)量?jī)x的位置，測(cè)量另一 個(gè)分界面測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于測(cè)量容器底部的高度，為第二測(cè)量點(diǎn)高度；要求第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè) 量點(diǎn)處于不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，第一測(cè)量高度與第二測(cè)量高度之差即為待測(cè)高度差A(yù)，第一 測(cè)量點(diǎn)與第二測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為A和52 。
分界面高度的變化通過(guò)攝像儀收集，并在電腦中記錄，攝像儀的選用標(biāo)準(zhǔn)為可以從記錄 圖像中分辨刻度標(biāo)尺的刻度。 一
當(dāng)需要測(cè)量不同溫度下物質(zhì)的磁化率時(shí)，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)測(cè)量容器內(nèi)待測(cè)流體的 溫度，根據(jù)上述方法可以獲得待測(cè)物質(zhì)不同溫度條件下的磁化率。
當(dāng)待測(cè)流體為氣體時(shí)，需要將測(cè)量容器密封；測(cè)量氣體在溫度T。的磁化率時(shí)，確定該氣 體在溫度為T(mén)。時(shí)的密度，調(diào)節(jié)氣體的加入量。標(biāo)準(zhǔn)流體根據(jù)待測(cè)流體磁化率正負(fù)的不同，可分別選擇已知密度和磁化率的抗磁性和順 磁性兩種流體；或者選擇己知磁化率的其他密度的磁性流體作為標(biāo)準(zhǔn)流體。
本發(fā)明實(shí)施例中的磁場(chǎng)發(fā)生裝置為超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)生裝置、市購(gòu)的永磁體或者電磁鐵。磁 場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的有效磁場(chǎng)空間為產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明的各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度空間。
本發(fā)明所用標(biāo)準(zhǔn)流體，視待測(cè)流體磁化率正負(fù)的不同，可分別選擇已知密度和磁化率的 抗磁性和順磁性兩種流體。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，為了易于觀察現(xiàn)象，也可根據(jù)需要選擇己知磁化 率的其他密度的磁性流體作為標(biāo)準(zhǔn)流體。
本發(fā)明的磁化率測(cè)量裝置的主要優(yōu)點(diǎn)為可測(cè)量液體磁化率、固體磁化率和氣體磁化率， 區(qū)別于測(cè)量礦石等的磁化率，可測(cè)量弱磁性物質(zhì)以及磁性流體的磁化率，具有更廣泛的磁化 率測(cè)量范圍，并且可以測(cè)量不同溫度下物質(zhì)的磁化率。本發(fā)明的磁化率測(cè)量裝置使用方法操 作方便、準(zhǔn)確度高。


圖1為本發(fā)明實(shí)施中的磁化率測(cè)量裝置正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施中的磁化率測(cè)量裝置側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖中，1、磁場(chǎng)發(fā)生裝置，2、測(cè)量容器，3、攝像儀，4、刻度標(biāo)尺，5、標(biāo)準(zhǔn)流體，6、 待測(cè)流體，7、溫度調(diào)節(jié)裝置，8、第一測(cè)量點(diǎn)，9、第二測(cè)量點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明選用的高度測(cè)量?jī)x為刻度標(biāo)尺，精度為0. OOlrai。
本發(fā)明實(shí)施例中的測(cè)量容器選用透明長(zhǎng)方體容器，測(cè)量容器的一個(gè)側(cè)壁作為平面透明窗 口；同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體的體積比例、測(cè)量容器的安放位置和磁感應(yīng)強(qiáng)度的選擇可以保 證分界面最高形變處位于平面透明窗口的一個(gè)側(cè)邊，分界面最低形變處位于平面透明窗口的 另一個(gè)側(cè)邊，最高形變處作為第一測(cè)量點(diǎn)或第二測(cè)量點(diǎn)，最低形變處作為第二測(cè)量點(diǎn)或第一 測(cè)量點(diǎn)，以便于觀測(cè)和計(jì)算。
本發(fā)明實(shí)施例中溫度調(diào)節(jié)裝置選用電阻加熱器。
本發(fā)明實(shí)施例中采用等體積的標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體以便于觀察和計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用時(shí)不限 于僅采用等體積混合。 實(shí)施例1
基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置如圖1和2所示，磁場(chǎng)發(fā)生裝置1選用JMTD-6T300 型超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)生裝置，將其水平放置。磁場(chǎng)發(fā)生裝置腔內(nèi)放一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置7，溫度調(diào) 節(jié)裝置7上放一個(gè)貼有刻度標(biāo)尺4的測(cè)量容器2，測(cè)量容器2尺寸(長(zhǎng)X寬X高)為80mmX 30mmX80mm。注入到容器中的標(biāo)準(zhǔn)流體5與待測(cè)流體6的分界面高度變化情況可通過(guò)攝像儀3觀 察，攝像儀3將圖像傳輸?shù)诫娔X上隨時(shí)記錄，對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)測(cè)量容器2上的刻 度標(biāo)尺4測(cè)量分界面第一測(cè)量點(diǎn)8和第二測(cè)量點(diǎn)9的高度差，可得到兩種流體分界面高度變 化數(shù)據(jù)。
將己知密度和磁化率的有機(jī)物苯作為標(biāo)準(zhǔn)流體，苯的密度為0.8213g/cm3，磁化率為 -8.900XlO-6。通過(guò)準(zhǔn)確配置，得到密度為1.1328g/cm3的硫酸銅溶液，其磁化率文獻(xiàn)值為 8.584X 10"。
將配好的硫酸銅溶液與等體積的苯(苯為有機(jī)物，密度小，在硫酸銅溶液上層，兩種液 體不互溶)注入測(cè)量容器中，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置的中心 最大磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至4. OOOT，分界面第一測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為5。分界面第二測(cè) 量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為52，此時(shí)^值為2.984T， ^值為1.951T;將刻度標(biāo)尺分別放 在分界面第一測(cè)量點(diǎn)和分界面第二測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的高度；經(jīng)過(guò)校定，在此實(shí)驗(yàn)條件下的 修正系數(shù)《值為1。將與電腦連接好的攝像儀對(duì)準(zhǔn)兩液體的分界面處，待測(cè)量容器中液體穩(wěn) 定后，通過(guò)攝像儀觀察，可以得到兩種液體分界面的變化情況，通過(guò)抓圖可以得到相應(yīng)的圖 片。其中溫度條件為2(TC。
通過(guò)對(duì)所得圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理發(fā)現(xiàn)，混合流體分界面第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)的 高度差為11.607min，由公式(2)可計(jì)算待測(cè)硫酸銅溶液的磁化率。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得密度為 1. 1328g/cw3的硫酸銅溶液磁化率為8. 568X 10-6，為順磁性物質(zhì)，測(cè)量值與文獻(xiàn)值的相對(duì)誤 差為0.19%,測(cè)量精度較高，滿足測(cè)量要求。 實(shí)施例2
基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置的磁場(chǎng)發(fā)生裝置選用JMTD-12T100型超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā) 生裝置，將其水平放置，測(cè)量容器選用耐高溫的透明容器，容器尺寸(長(zhǎng)X寬X高)為250隱 X30腿X80ram,測(cè)量裝置其它部分同實(shí)施例1。
將已知密度和磁化率的氬氣作為標(biāo)準(zhǔn)流體，670'C時(shí)氬氣磁化率為-0.06053X 1(T6。待測(cè) 液態(tài)金屬鋁密度為2.702 g/cw3,鋁熔化時(shí)磁化率文獻(xiàn)值為1.090X 10-6 ，將一定量的鋁放 入耐高溫透明容器中，其熔化后體積約占測(cè)量容器體積的一半，按照氬氣在67CTC時(shí)的密度 為0.5170kg/7^的標(biāo)準(zhǔn)向容器中充入定量氬氣，然后把容器密封。通過(guò)溫度調(diào)節(jié)裝置加熱測(cè) 量容器，使測(cè)量容器內(nèi)部溫度為67(TC，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)發(fā)生 裝置的中心最大磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至12. OOOOT，分界面第一測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為A ， 分界面第二測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為^，此時(shí)5,值為12.0000T， 52值為1.8382T，'將刻度標(biāo)尺分別放在分界面第一測(cè)量點(diǎn)和分界面第二測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的高度；經(jīng)過(guò)校定， 在此實(shí)驗(yàn)條件下的修正系數(shù)&值為1。測(cè)量時(shí)溫度條件為67(TC,其它實(shí)驗(yàn)操作如實(shí)施例l。 通過(guò)對(duì)所得圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理發(fā)現(xiàn)，混合流體分界面第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)的 高度差為2. 199mm，由公式(2)可計(jì)算待測(cè)液態(tài)鋁的磁化率。計(jì)算結(jié)果可得液態(tài)鋁磁化率為 1.101X10—6 ，為順磁性物質(zhì)，測(cè)量值與文獻(xiàn)值的相對(duì)誤差為1.0%，測(cè)量精度較高，滿足測(cè) 量要求。 實(shí)施例3
基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置同實(shí)施例1。
將己知密度和磁化率的有機(jī)物苯作為標(biāo)準(zhǔn)流體，苯的密度為0.8213g/cm3，磁化率為 -8.900X 10—6 。取質(zhì)量為13.25g的硫酸銅粉末，其體積為3.6775cm3，其磁化率文獻(xiàn)值為 3.760X 10"4。通過(guò)準(zhǔn)確配置，可得到體積為100c7^的硫酸銅溶液，實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)操作同 實(shí)施例1，在此實(shí)驗(yàn)條件下的修正系數(shù)《2值為1.61。得到硫酸銅溶液磁化率后，根據(jù)公式(4) 可求出硫酸銅固體粉末的磁化率為3.751X10"4，為順磁性物質(zhì)，與文獻(xiàn)值的相對(duì)誤差為 0.2%，測(cè)量精度較高，滿足測(cè)量要求。 實(shí)施例4
基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置選用尺寸(長(zhǎng)X寬X高)為280mmX30mmX80ram的透
明容器作為測(cè)量容器，測(cè)量裝置其它部分同實(shí)施例l。
氣體磁化率的測(cè)量。將己知密度和磁化率的有機(jī)物苯作為標(biāo)準(zhǔn)流體，苯的密度為 0. 8213g/cw3 ，磁化率為-8. 900X 10—6 。待測(cè)空氣密度為1. 237kg/W3 ，把苯注入透明容器中， 其體積占透明容器體積的一半，然后將透明容器密封。通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向透明容器施加磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置的中心最大磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至6.000T,分界面第一測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng) 強(qiáng)度為A，分界面第二測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為A，此時(shí)5,值為6.000T， 52值為 2.166T,將刻度標(biāo)尺分別放在分界面第一測(cè)量點(diǎn)和分界面第二測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的高度。經(jīng) 過(guò)校定，在此實(shí)驗(yàn)條件下的修正系數(shù)&值為1。其中溫度條件為2(TC，其它實(shí)驗(yàn)操作如實(shí)施 例1。
通過(guò)對(duì)所得圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理發(fā)現(xiàn)，混合流體分界面第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)的 高度差為-14. 340mm，由公式(2)可計(jì)算待測(cè)空氣的磁化率。計(jì)算結(jié)果可得空氣磁化率為3. 51 X10—7，為順磁性物質(zhì)，滿足測(cè)量要求。 實(shí)施例5
基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置同實(shí)施例1。將已知密度和磁化率的硫酸銅溶液作為標(biāo)準(zhǔn)流體，硫酸銅溶液的密度為1. 1328g/cm3 ， 磁化率為8. 584X it)-6 。待測(cè)磁性流體密度為1. 000g/c/w3 ，將磁性流體與硫酸銅溶液等體積 混合(磁性流體密度小，在硫酸銅溶液上層，兩種液體不互溶)后注入測(cè)量容器中。通過(guò)磁 場(chǎng)發(fā)生裝置向測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置的中心最大磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至0.030T;分界面 第一測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為5,，分界面第二測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為A，此 時(shí)A值為0.0224T, A值為0.0115T，將刻度標(biāo)尺分別放在分界面第一測(cè)量點(diǎn)和分界面第二 測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的高度。經(jīng)過(guò)校定，在此實(shí)驗(yàn)條件下的修正系數(shù)&值為1。其中溫度條件 為20°C,其它實(shí)驗(yàn)操作如實(shí)施例1。
通過(guò)對(duì)所得圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理發(fā)現(xiàn)，混合流體分界面第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)的 高度差為-lO. 670mm，由公式(2)可計(jì)算待測(cè)磁性流體的磁化率。計(jì)算結(jié)果可得磁性流體磁 化率為9.445X 10—2 ，與廠家所提供的同條件下產(chǎn)品磁化率值9.375X 10—2的相對(duì)誤差為 0.7%,測(cè)量精度較高，滿足測(cè)量要求。 實(shí)施例6
基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置同實(shí)施例1。
將巳知密度和磁化率的苯作為標(biāo)準(zhǔn)流體，苯的密度為0.8213g/cm3，磁化率為-8.900X 10一6。待測(cè)磁性流體密度為1.000g/cm3,先將確定體積的磁性流體注入測(cè)量容器中，在磁性 流體上加膜，并將膜固定在容器上，再將等體積的苯注入測(cè)量容器中。通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向 測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置的中心最大磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至0.060T;分界面第一測(cè)量點(diǎn)所 在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為^，分界面第二測(cè)量點(diǎn)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為A，此時(shí)^值為 0.045T， ^值為0.029T，將刻度標(biāo)尺分別放在分界面第一測(cè)量點(diǎn)和分界面第二測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量 兩點(diǎn)的高度。經(jīng)過(guò)校定，在此實(shí)驗(yàn)條件下的修正系數(shù)A值為0.8。其中溫度條件為2(TC，其 它實(shí)驗(yàn)操作如實(shí)施例l。
通過(guò)對(duì)所得圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理發(fā)現(xiàn)，混合流體分界面第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)的 高度差為20.356mm，由公式(2)可計(jì)算待測(cè)磁性流體的磁化率。計(jì)算結(jié)果可得磁性流體磁 化率為9.459X 10—2，與廠家所提供的同條件下產(chǎn)品磁化率值9.375X 10—2的相對(duì)誤差為 0.9%，測(cè)量精度較高，滿足測(cè)量要求。
權(quán)利要求
1、一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置，其特征在于該裝置包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置、高度測(cè)量?jī)x、測(cè)量容器和遠(yuǎn)程觀測(cè)記錄系統(tǒng)，測(cè)量容器位于溫度調(diào)節(jié)裝置之上或者溫度調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部，并置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的有效磁場(chǎng)空間內(nèi)，測(cè)量容器為至少帶有一個(gè)平面透明窗口的容器；遠(yuǎn)程觀察記錄系統(tǒng)是帶有攝像儀的電腦；高度測(cè)量?jī)x組配在測(cè)量容器的平面透明窗口上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置，其特征在于所述的 磁場(chǎng)發(fā)生裝置要求能夠產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0至15T。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置，其特征在于所述的 高度測(cè)量?jī)x為刻度標(biāo)尺，所述的攝像儀的選用標(biāo)準(zhǔn)為能夠從電腦記錄的圖像中分辨刻度標(biāo)尺 的刻度。
4、 一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的一種 基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量裝置測(cè)量流體磁化率或者固體磁化率，具體步驟為將已知 密度和磁化率的流體作為標(biāo)準(zhǔn)流體，確定待測(cè)流體的密度，將待測(cè)流體和標(biāo)準(zhǔn)流體置于測(cè)量 容器中，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)裝置設(shè)定溫度條件，通過(guò)高 度測(cè)量?jī)x獲得標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體的分界面上兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度差，然后計(jì)算出待測(cè)流體在 所設(shè)定溫度條件下的磁化率；計(jì)算公式為其中A為分界面兩個(gè)不同形變處的高度差，//。為真空磁導(dǎo)率，義t為待測(cè)流體的體積磁化率， 義2為標(biāo)準(zhǔn)流體的體積磁化率，^和A分別為分界面兩個(gè)不同形變處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，A為待 測(cè)流體的密度，/ 2為標(biāo)準(zhǔn)流體的密度，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋琲^為根據(jù)實(shí)際測(cè)量條件校定的 修正系數(shù)，是一個(gè)無(wú)量綱量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)測(cè)量固 體磁化率時(shí)，將該固體制備成溶液或膠體作為待測(cè)流體，并采用權(quán)利要求4所述的方法測(cè)量 所制備的待測(cè)流體的磁化率，然后計(jì)算出固體的磁化率；計(jì)算公式為其中義3為對(duì)應(yīng)液體的體積磁化率，義4為待測(cè)固體的體積磁化率，^為對(duì)應(yīng)液體的體積，& 為待測(cè)固體的體積，〖2為對(duì)偏差的修正系數(shù)，是一個(gè)無(wú)量綱量。
6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流 體與待測(cè)流體不能互溶時(shí)，將兩種流體直接放入測(cè)量容器中，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流體與待測(cè)流體能互溶時(shí)，將兩種流體按密度大小先后放入測(cè)量容器，并且標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體間要加膜。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法，其特征在于高度測(cè)量?jī)x 測(cè)量分界面兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)高度差的方法為測(cè)量平面透明窗口一個(gè)分界面測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于測(cè)量容 器底部的高度，為第一測(cè)量點(diǎn)高度，然后改變高度測(cè)量?jī)x的位置，測(cè)量另一個(gè)分界面測(cè)量點(diǎn) 相對(duì)子測(cè)量容器底部的高度，為第二測(cè)量點(diǎn)高度；要求第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)處于不同的 磁感應(yīng)強(qiáng)度下，第一測(cè)量高度與第二測(cè)量高度之差為待測(cè)高度差A(yù) 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法，其特征在于分界面高度的變化通過(guò)攝像儀收集，并在電腦中記錄。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)待測(cè)流體為氣體時(shí)，需要將測(cè)量容器密封。
全文摘要
一種基于增強(qiáng)摩西效應(yīng)的磁化率測(cè)量方法及裝置，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，磁化率測(cè)量裝置包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置、高度測(cè)量?jī)x、測(cè)量容器和遠(yuǎn)程觀測(cè)記錄系統(tǒng)；測(cè)量容器位于磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的有效磁場(chǎng)空間內(nèi)，高度測(cè)量?jī)x組配在測(cè)量容器的平面透明窗口上。測(cè)量方法為通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置向測(cè)量容器施加磁場(chǎng)，然后通過(guò)高度測(cè)量?jī)x測(cè)量不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下標(biāo)準(zhǔn)流體和待測(cè)流體分界面兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度差，計(jì)算出待測(cè)物質(zhì)的磁化率。本發(fā)明的磁化率測(cè)量裝置可測(cè)量液體磁化率、固體磁化率和氣體磁化率，具有更廣泛的磁化率測(cè)量范圍，并且可以測(cè)量不同溫度下物質(zhì)的磁化率；磁化率測(cè)量裝置使用方法操作方便、準(zhǔn)確度高。
文檔編號(hào)G01R33/16GK101419273SQ200810228790
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者岳 尤, 強(qiáng) 王, 田永華, 赫冀成, 趙立佳 申請(qǐng)人:東北大學(xué)