一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置及方法，属于磁性液体物理特性表征技术领域。该装置包括均匀磁场发生器、磁场传感器、内/外圆筒、注液孔、O型圈、端盖、卡簧、外壳、轴承、套筒、支撑盘、支撑座、联轴器、增速机、齿轮、轴、电机、支架及底板，外圆筒、O型圈、内圆筒、端盖依次连接，第一轴承内圈紧靠外圆筒凸台装入，卡簧安装在内圆筒外侧面凹槽处，第二轴承内圈紧靠卡簧装入，第一轴承、套筒、第二轴承依次紧靠外壳凸台装入，外壳、支撑盘、支撑座、底板依次连接，电机、第二联轴器、轴、第二齿轮、第一齿轮、增速机、第一联轴器、外圆筒底部伸出轴依次连接。本装置能够实现磁性液体磁化弛豫时间的简便且低成本的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置及方法
本专利技术涉及磁性液体物理特性表征
，特别是指一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置及方法。
技术介绍
磁性液体是一种由包覆有表面活性剂的纳米量级铁磁性颗粒悬浮于液体介质中形成的胶体体系，广泛应用于密封、润滑等工程
实际应用中，当外磁场方向与磁性液体中颗粒磁矩的方向不一致时，在磁力矩的作用下，磁矩将转向磁场方向，这一过程称为磁化弛豫，用磁化弛豫时间来表征。在考虑磁化弛豫的磁性液体密封和润滑的理论模型中，磁化弛豫时间的倒数是其中关键项的系数，因此，准确测量特定磁性液体的磁化弛豫时间是准确建立理论模型的关键。现有技术中，获得磁化弛豫时间时均须已知磁性液体中磁性颗粒的尺寸。而在实际的磁性液体中，颗粒尺寸并非单一值，而是具有较广的尺寸分布。所以获得磁化弛豫时间的常规手段是利用动态光散射或小角度中子散射法测量磁性液体中磁性颗粒的尺寸分布，然后利用磁化弛豫时间的理论表达式计算后得到最终结果。可以看出，常规手段复杂且成本较高。因此需要一种相对简便且成本较低的测量磁性液体磁化弛豫时间的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置及方法。该装置包括均匀磁场发生器、磁场传感器、外圆筒、内圆筒、注液孔、O型圈、第一端盖、第二端盖、卡簧、外壳、第一轴承、第二轴承、套筒、支撑盘、支撑座、第一联轴器、第二联轴器、增速机、第一齿轮、第二齿轮、轴、电机、支架及底板，外壳外部设置均匀磁场发生器，外圆筒和内圆筒之间形成填充磁性液体的间隙，内圆筒内部设置磁场传感器，外圆筒、O型圈、内圆筒、第一端盖依次连接，外圆筒与内圆筒用螺钉紧固连接，第一轴承内圈紧靠外圆筒的凸台装入，卡簧安装在内圆筒外侧面的凹槽处，第二轴承内圈紧靠卡簧装入，第一端盖用螺钉固定在内圆筒上，压紧第二轴承，第一轴承、套筒、第二轴承依次紧靠外壳的凸台装入，第二端盖用螺钉固定在外壳的上端面上，压紧第二轴承外圈，外壳、支撑盘、支撑座、底板依次连接，外壳用螺钉安装在支撑盘的上端面上，支撑盘用螺钉安装在支撑座的上端面上，支撑座用螺钉安装在底板的上表面上，电机、第二联轴器、轴、第二齿轮依次连接，第二齿轮和第一齿轮啮合，第一齿轮、增速机、第一联轴器、外圆筒底部伸出轴依次连接，增速机用螺钉安装在支撑盘的内孔台阶处，其中，与增速机高速输出端连接的为第一联轴器，与增速机低速输入端连接的为第一齿轮，电机通过支架与底板固定连接。注液孔位于内圆筒上方。外圆筒、内圆筒、外壳及套筒由不导磁材料制成；外圆筒、内圆筒的轴向尺寸满足：使填充磁性液体的间隙纵向长度比直径大至少6倍，外圆筒、内圆筒的径向尺寸满足：使填充磁性液体的间隙宽度至多为外圆筒内径的1/10。第一轴承、卡簧、第二轴承与填充磁性液体间隙的中心位置的纵向距离满足：第一轴承、卡簧、第二轴承引起的磁性液体内磁场的畸变不大于5％；第一轴承、第二轴承包括球轴承、圆锥滚子轴承、端面球轴承。均匀磁场发生器的位置满足：使产生的磁场方向垂直于磁性液体的旋转轴线，且使磁性液体位于均匀磁场范围内；均匀磁场发生器产生的磁场使磁性液体所在位置处的磁场强度位于磁性液体的线性磁化范围内；均匀磁场发生器包括亥姆霍兹线圈、麦克斯韦线圈、Fanselau线圈、永磁体组。第一齿轮、第二齿轮为锥齿轮；第一联轴器、第二联轴器为挠性联轴器；电机为可调速电机。磁场传感器的探头位于内圆筒内部，用于测量垂直于均匀磁场发生器产生的磁场方向上的磁感应强度，磁场传感器包括霍尔传感器、特斯拉计。具体包括步骤如下：S1：将待测磁性液体通过注液孔注入至外圆筒和内圆筒之间的间隙内；S2：均匀磁场发生器在磁性液体的位置处产生磁场强度为Hext的均匀磁场；S3：内圆筒和外圆筒间隙内的磁性液体做整体刚性旋转运动，磁性液体内产生垂直于外磁场方向上的磁化强度，该磁化强度在内圆筒内部感应出垂直于外磁场方向上的磁场强度H0；S4：根据磁场传感器测得的磁场强度H0、均匀磁场发生器在磁性液体位置处产生的磁场强度Hext、磁性液体的转速，利用关系式计算磁性液体的磁化弛豫时间；或根据磁场传感器测得的磁场强度H0、均匀磁场发生器在磁性液体位置处产生的磁场强度Hext、磁性液体的转速，利用解析表达式计算磁性液体的磁化弛豫时间。其中，S4中关系式为根据基本物理定律推导得到的磁场强度H0、磁性液体的转速和磁化弛豫时间间的关系式，其中，τ为磁性液体的磁化弛豫时间，Ω为磁性液体的转速，χ为磁性液体的磁化率，R2为外圆筒内半径，R1为内圆筒外半径。解析表达式为在本实验装置上测量多种磁性液体的感应磁场后拟合得到的满足预设精度要求的多项式；其中，τ为磁性液体的磁化弛豫时间，Ω为磁性液体的转速，χ为磁性液体的磁化率，f(χ)为磁化率的函数。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，通过测量刚性旋转的磁性液体环内产生的垂直于外磁场方向上的磁场强度，并通过根据基本物理定律推导得到的关系式或者多组实验拟合得到的解析表达式计算磁化弛豫时间，能够实现磁性液体磁化弛豫时间的简便且低成本地测量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的装置主视图；图2为本专利技术实施例提供的装置俯视图；图3为本专利技术实施例提供的装置左视图。其中：1-磁性液体，2-外圆筒，3-内圆筒，5-O型圈，6-卡簧，7-外壳，9-套筒，11-第二端盖，13-第一端盖，16-支撑盘，18-支撑座，19-底板，21-第一联轴器，23-增速机，25-轴，26-第二联轴器，27-电机，28-支架，31-注液孔，81-第一轴承，82-第二轴承，100-磁场传感器，101-均匀磁场发生器，241-第一齿轮，242-第二齿轮。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置及方法，如图1、图2及图3所示。该装置包括均匀磁场发生器101，磁场传感器100，外圆筒2，内圆筒3，注液孔31，O形圈5，第一端盖13、第二端盖11，卡簧6，外壳7，第一轴承81、第二轴承82，套筒9，支撑盘16，支撑座18，第一联轴器21、第二联轴器26，增速机23，第一齿轮241、第二齿轮242，轴25，电机27，支架28，底板19。外壳7外部设置均匀磁场发生器101，外圆筒2和内圆筒3之间形成填充磁性液体1的间隙，内圆筒3内部设置磁场传感器100。外圆筒2、O形圈5、内圆筒3、第一端盖13依次连接，外圆筒2和内圆筒3用螺钉紧固连接；第一轴承81内圈紧靠外圆筒2的凸台装入，卡簧6安装在内圆筒3外侧面的凹槽处，第二轴承82内圈紧靠卡簧6装入，将第一端盖13用螺钉固定在内圆筒3上，压紧第二轴承82；第一轴承81、套筒9、第二轴承82依次紧靠外壳7的凸台装入，将第二端盖11用螺钉固定在外壳7的上端面上，压紧第二轴承82外圈；外壳7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置，其特征在于：包括均匀磁场发生器(101)、磁场传感器(100)、外圆筒(2)、内圆筒(3)、注液孔(31)、O型圈(5)、第一端盖(13)、第二端盖(11)、卡簧(6)、外壳(7)、第一轴承(81)、第二轴承(82)、套筒(9)、支撑盘(16)、支撑座(18)、第一联轴器(21)、第二联轴器(26)、增速机(23)、第一齿轮(241)、第二齿轮(242)、轴(25)、电机(27)、支架(28)及底板(19)，外壳(7)外部设置均匀磁场发生器(101)，外圆筒(2)和内圆筒(3)之间形成填充磁性液体(1)的间隙，内圆筒(3)内部设置磁场传感器(100)，外圆筒(2)、O型圈(5)、内圆筒(3)、第一端盖(13)依次连接，外圆筒(2)与内圆筒(3)用螺钉紧固连接，第一轴承(81)内圈紧靠外圆筒(2)的凸台装入，卡簧(6)安装在内圆筒(3)外侧面的凹槽处，第二轴承(82)内圈紧靠卡簧(6)装入，第一端盖(13)用螺钉固定在内圆筒(3)上，压紧第二轴承(82)，第一轴承(81)、套筒(9)、第二轴承(82)依次紧靠外壳(7)的凸台装入，第二端盖(11)用螺钉固定在外壳(7)的上端面上，压紧第二轴承(82)外圈，外壳(7)、支撑盘(16)、支撑座(18)、底板(19)依次连接，外壳(7)用螺钉安装在支撑盘(16)的上端面上，支撑盘(16)用螺钉安装在支撑座(18)的上端面上，支撑座(18)用螺钉安装在底板(19)的上表面上，电机(27)、第二联轴器(26)、轴(25)、第二齿轮(242)依次连接，第二齿轮(242)和第一齿轮(241)啮合，第一齿轮(241)、增速机(23)、第一联轴器(21)、外圆筒(2)底部伸出轴依次连接，增速机(23)用螺钉安装在支撑盘(16)的内孔台阶处，其中，与增速机(23)高速输出端连接的为第一联轴器(21)，与增速机(23)低速输入端连接的为第一齿轮(241)，电机(27)通过支架(28)与底板(19)固定连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种磁性液体磁化弛豫时间测量装置，其特征在于：包括均匀磁场发生器(101)、磁场传感器(100)、外圆筒(2)、内圆筒(3)、注液孔(31)、O型圈(5)、第一端盖(13)、第二端盖(11)、卡簧(6)、外壳(7)、第一轴承(81)、第二轴承(82)、套筒(9)、支撑盘(16)、支撑座(18)、第一联轴器(21)、第二联轴器(26)、增速机(23)、第一齿轮(241)、第二齿轮(242)、轴(25)、电机(27)、支架(28)及底板(19)，外壳(7)外部设置均匀磁场发生器(101)，外圆筒(2)和内圆筒(3)之间形成填充磁性液体(1)的间隙，内圆筒(3)内部设置磁场传感器(100)，外圆筒(2)、O型圈(5)、内圆筒(3)、第一端盖(13)依次连接，外圆筒(2)与内圆筒(3)用螺钉紧固连接，第一轴承(81)内圈紧靠外圆筒(2)的凸台装入，卡簧(6)安装在内圆筒(3)外侧面的凹槽处，第二轴承(82)内圈紧靠卡簧(6)装入，第一端盖(13)用螺钉固定在内圆筒(3)上，压紧第二轴承(82)，第一轴承(81)、套筒(9)、第二轴承(82)依次紧靠外壳(7)的凸台装入，第二端盖(11)用螺钉固定在外壳(7)的上端面上，压紧第二轴承(82)外圈，外壳(7)、支撑盘(16)、支撑座(18)、底板(19)依次连接，外壳(7)用螺钉安装在支撑盘(16)的上端面上，支撑盘(16)用螺钉安装在支撑座(18)的上端面上，支撑座(18)用螺钉安装在底板(19)的上表面上，电机(27)、第二联轴器(26)、轴(25)、第二齿轮(242)依次连接，第二齿轮(242)和第一齿轮(241)啮合，第一齿轮(241)、增速机(23)、第一联轴器(21)、外圆筒(2)底部伸出轴依次连接，增速机(23)用螺钉安装在支撑盘(16)的内孔台阶处，其中，与增速机(23)高速输出端连接的为第一联轴器(21)，与增速机(23)低速输入端连接的为第一齿轮(241)，电机(27)通过支架(28)与底板(19)固定连接。


2.根据权利要求1所述的磁性液体磁化弛豫时间测量装置，其特征在于：所述注液孔(31)位于内圆筒(3)上方。


3.根据权利要求1所述的磁性液体磁化弛豫时间测量装置，其特征在于：所述外圆筒(2)、内圆筒(3)、外壳(7)及套筒(9)由不导磁材料制成；外圆筒(2)、内圆筒(3)的轴向尺寸满足：使填充磁性液体(1)的间隙纵向长度比直径大至少6倍，外圆筒(2)、内圆筒(3)的径向尺寸满足：使填充磁性液体(1)的间隙宽度至多为外圆筒(2)内径的1/10。


4.根据权利要求1所述的磁性液体磁化弛豫时间测量装置，其特征在于：所述第一轴承(81)、卡簧(6)、第二轴承(82)与填充磁性液体(1)间隙的中心位置的纵向距离满足：第一轴承(81)、卡簧(6)、第二轴承(82)引起的磁性液体(1)内磁场的畸变不...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文明，刘北英，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11