一种基于增强摩西效应的磁化率测量方法及装置，属于测量技术领域，磁化率测量装置包括磁场发生装置、温度调节装置、高度测量仪、测量容器和远程观测记录系统；测量容器位于磁场发生装置产生的有效磁场空间内，高度测量仪组配在测量容器的平面透明窗口上。测量方法为：通过磁场发生装置向测量容器施加磁场，然后通过高度测量仪测量不同磁感应强度下标准流体和待测流体分界面两个测量点的高度差，计算出待测物质的磁化率。本发明专利技术的磁化率测量装置可测量液体磁化率、固体磁化率和气体磁化率，具有更广泛的磁化率测量范围，并且可以测量不同温度下物质的磁化率；磁化率测量装置使用方法操作方便、准确度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测量
，特别涉及一种基于增强摩西效应的磁化率测量方法及装置。
技术介绍
磁化率是描述物质磁化性质的重要物理量。根据物质结构的电子理论，可以证明物质的 磁化率与其微观结构有十分密切的关系。通过测定这些物质的磁化率，可以获得有关它们微观结构的许多信息。磁化率在判断物质分子中是否存在未成对电子以及配合物结构类型等方 面具有重要应用。通过物质磁化率的测定来计算分子中未成对电子数是研究分子中成键情况 的有效方法。在环境系统中，土壤、岩石、沉积物、大气尘埃等自然物质以及人类活动所产 生的次生物质往往表现出不同的磁性特征，它们与物质内含矿物的磁性类型、铁磁晶粒含量、 大小构成及配比组合有关，在一定程度上反映了其来源母质、生成环境、搬运过程和沉积作 用等综合信息。利用环境系统中的物质在磁性特征上的差异和联系及其所指示的环境内涵，可研究不同时空尺度下的环境过程、环境作用和环境问题，进而揭示环境演变的历史和机制。 磁化率测量仪器在物质电子结构的测定，环境磁学中土壤、沉积物和岩石等自然物质和人类 活动产生的物质在人工磁场中的磁性响应的测量，地质、地理环境信息的提取，以及磁流体 的磁性、稳定性的测定和工业气体分析等领域的应用有着重大意义。因此，磁化率测量仪器 设备已引起许多科技工作者的高度关注。现阶段测量物质磁化率的方法主要有磁天平法和运用电磁原理的交流互感方法。用磁 天平法测量磁化率是一种常规的物理测量方法，目前，我国尚无定型产品，使用单位大多采 用感量为0. 1毫克的精密微量分析天平、电磁铁和直流电源自行组装而成。根据待测物的不同性质，磁天平法又分为Gouy法、Quincke法和Faraday法。Gouy法适用于测量顺磁或抗 磁物质的磁化率，它具有设备简单，操作容易等特点，但所需样品量大、精度欠佳，不适用 于测量磁性和超顺磁性样品。Quincke法不需要单独测量样品的密度，但它只适用于测量液 体和气体的磁化率，所需样品量也很大。以上两种方法均不便研究样品的磁化率随温度变化 的关系。Faraday法实验步骤繁琐，操作过程相对复杂，给科研和工程应用带来不便。而交 流互感测量法主要适用于金属磁化率的测量，针对性较强，测量对象比较单一。近年来有人 相继提出用激光摆法和NMR双谱仪法等新方法来进行磁化率测量，然而这些方法比较适合测 量过艟元素离子化合物的磁化率，适用范围比较窄。
技术实现思路
针对以上现有的技术问题，本专利技术提供一种基于增强摩西效应的磁化率测量方法及装置。本专利技术的基于增强摩西效应的磁化率测量装置包括磁场发生装置、温度调节装置、高度 测量仪、测量容器和远程观测记录系统，测量容器位于磁场发生装置产生的有效磁场空间内， 测量容器位于温度调节装置之上或者温度调节装置内部测量容器为至少带有一个平面透明 窗口的容器，远程观察记录系统是带有摄像仪的电脑；高度测量仪组配在测量容器的平面透 明窗口上，并可在平面透明窗口上根据需要调节位置。当采用底部加热的方式加热时，测量容器位于温度调节装置上，当采用的温度调节装置 为筒形结构，并且从容器四周同时加热时，测量容器位于温度调节装置内部。磁场发生装置为能够产生梯度磁场的磁场发生装置，所产生的磁感应强度为0至15T, 并且磁场发生装置的磁场分布情况己知。本专利技术选用的高度测量仪为刻度标尺，摄像仪的选用标准为能够从电脑记录的图像中分 辨刻度标尺的刻度。本专利技术的工作原理为增强摩西效应是指用标准流体B放在待测流体A上，在一定的磁场条件下两种流体的分界面会产生非常明显的形变。分界面形变高度的表达式为 <formula>formula see original document page 5</formula>(1)式中，//为分界面两个不同形变处的高度差，//。为真空磁导率，义,为待测流体的体积磁 化率，％2为标准流体的体积磁化率，A和5,分别为分界面两个不同形变处的磁感应强度，A为待测流体的密度，A为标准流体的密度，g为当地重力加速度，^为根据实际测量条 件校定的修正系数，是一个无量纲量。通过用已知磁化率和密度的标准流体分别与确定密度的待测流体组成混合流体，在确定 的实验条件下测量两种流体分界面两个不同形变处的高度差，将公式(1)变形得<formula>formula see original document page 5</formula> (2)由此公式便可计算待测流体的磁化率数值。通过观察分界面的起伏情况，可以判定待测 流体的磁性。对固体磁化率的测量，可将待测固体配制成确定体积的液体(溶液或胶体)，根据增强摩西效应原理测出液体磁化率，同一物质不同体积下磁化率的关系为<formula>formula see original document page 5</formula>(3)式中13为对应液体体积磁化率，14为待测固体体积磁化率，R为对应液体的体积，P2 为待测固体体积，w为待测固体质量，M为待测固体摩尔质量，义^为待测固体摩尔磁化率， 其值为温度的函数，《2为对偏差的修正系数，是一个无量纲量。将式(3)变形后可得进而可得到待测固体的磁化率。本专利技术的基于增强摩西效应设计的磁化率测量方法为-采用上述磁化率测量装置测量流体磁化率或者固体磁化率具体步骤为 将已知密度和磁化率的流体作为标准流体，确定待测流体的密度，当测量固体的磁化率 时，将待测固体制备成溶液或胶体作为待测流体，然后将待测流体和标准流体置于测量容器 中，通过磁场发生装置向测量容器施加磁场，通过温度调节装置设定温度条件，通过高度测 量仪获得标准流体和待测流体的分界面上两个测量点的高度差，然后计算出待测流体在所设 定温度条件下的磁化率；按公式(2)计算待测流体的磁化率。当测量固体磁化率时，确定待测固体的体积，将该固体制备成溶液或胶体作为待测流体， 确定其体积和密度，按前述方法计算出待测溶液或胶体的磁化率，再按公式(4)计算出待测 固体的磁化率。当标准流体与待测流体不能互溶时，将两种流体直接放入测量容器中，当标准流体与待 测流体能互溶时，将两种流体按密度大小先后放入测量容器，并且标准流体和待测流体间要 加膜，要求所加的膜位于标准流体和待测流体之间，并且膜与两种流体之间无气体。高度测量仪测量分界面两个测量点高度差的方法为测量平面透明窗口某个分界面测量 点相对于测量容器底部的高度，为第一测量点高度，然后改变高度测量仪的位置，测量另一 个分界面测量点相对于测量容器底部的高度，为第二测量点高度；要求第一测量点和第二测 量点处于不同的磁感应强度下，第一测量高度与第二测量高度之差即为待测高度差A，第一 测量点与第二测量点所在位置的磁感应强度分别为A和52 。分界面高度的变化通过摄像仪收集，并在电脑中记录，摄像仪的选用标准为可以从记录 图像中分辨刻度标尺的刻度。 一当需要测量不同温度下物质的磁化率时，通过温度调节装置调节测量容器内待测流体的 温度，根据上述方法可以获得待测物质不同温度条件下的磁化率。当待测流体为气体时，需要将测量容器密封；测量气体在温度T。的磁化率时，确定该气 体在温度为T。时的密度，调节气体的加入量。标准流体根据待测流体磁化率正负的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于增强摩西效应的磁化率测量装置，其特征在于：该装置包括磁场发生装置、温度调节装置、高度测量仪、测量容器和远程观测记录系统，测量容器位于温度调节装置之上或者温度调节装置内部，并置于磁场发生装置产生的有效磁场空间内，测量容器为至少带有一个平面透明窗口的容器；远程观察记录系统是带有摄像仪的电脑；高度测量仪组配在测量容器的平面透明窗口上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王强，赵立佳，尤岳，田永华，赫冀成，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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