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原文传递海尔贝克阵列式磁悬浮密度测量的方法及装置

专利名称：	海尔贝克阵列式磁悬浮密度测量的方法及装置
摘要：	一种海尔贝克阵列式磁悬浮密度测量的方法，将待测物质置于盛有顺磁性溶液的容器内且保证待测物质表面无气泡，再将容器置于活动磁场中，通过调节磁场的间距使待测物质稳定悬浮于容器中，确定悬浮位置距磁场下底面的垂直高度并换算得到待测物质的密度，在不改变顺磁性溶液的浓度下多次重复测量以验证结果。本发明采用海尔贝克阵列，提升磁场梯度的同时，可增大近线性磁场区间，从而扩大待检测对象的密度范围；测量装置灵活可调，能够多次测量以提高结果的准确性与可靠性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	张文明;高秋华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910524016.5
公开号：	CN110286059A
代理机构：	上海交达专利事务所
代理人：	王毓理;王锡麟
分类号：	G01N9/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N9
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种海尔贝克阵列式磁悬浮密度测量的方法，其特征在于，将待测物质置于盛有顺磁性溶液的容器内且保证待测物质表面无气泡，再将容器置于活动磁场中，通过调节磁场的间距使待测物质稳定悬浮于容器中，确定悬浮位置距磁场下底面的垂直高度并换算得到待测物质的密度，在不改变顺磁性溶液的浓度下多次重复测量以验证结果；所述的磁场分别通过三枚永磁铁实现，其中：第一磁场从上至下的磁化方向为逆时针，第二磁场从上至下的磁化方向为顺时针，第一磁场的中位磁铁与第二磁场的中位磁铁同名磁极相对。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的待测物质包括：固态物质或不溶于水的液态物质，其中：液态物质采用胶头滴管滴加的方式加入容器。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的待测物质的密度，根据待测物质在磁场和重力场共同作用下实现稳定悬浮的原理，得到关系式：Fm+Ff-Fg＝0，其中：Fm为磁场力且Ff为液体浮力且Ff＝ρmgV，Fg为重力且Fg＝ρsgV，上述公式中的χs为待测物质的磁化率，χm为顺磁性溶液的磁化率，B为磁场组件产生磁场的磁通密度，为梯度算子且μ0为真空磁导率且μ0＝4π×10-7(N·A-2)，V为待检测物质的体积，ρs为待测物质的密度，ρm为顺磁性溶液的密度，g为重力加速度；经过化简得到待测物质的密度与悬浮位置距磁场组件下底面的垂直高度之间的关系满足： 4.一种实现上述任一权利要求所述方法的海尔贝克阵列式磁悬浮密度测量装置，其特征在于，包括：固定设置于滑动组件上的磁场组件和一个盛放顺磁性溶液的容器，其中：容器的中线与磁场组件的中线重合；所述的磁场组件各自包括三枚无缝堆叠的永磁铁并采用海尔贝克阵列式排列。 5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的滑动组件包括：活动设置于基座上的滑台，以及锁紧旋钮，其中：锁紧旋钮调节滑台运动或锁紧。 6.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的永磁铁的三个侧面设有夹具和锁紧块以配合安装，其中：夹具设置于两个对侧，锁紧块设置于夹具的相邻一侧。 7.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的磁场组件的上方进一步设有压紧组件以将其固定，该压紧组件包括：顶板、压紧螺杆、压紧板和导轨，其中：导轨贯穿锁紧块，顶板与导轨通过螺纹固定连接，压紧螺杆设置于顶板和压紧板之间并穿过顶板以在竖直方向上运动。 8.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的容器设有固定架以将其固定，该固定架包括：容器夹具和立柱，其中：容器通过容器夹具与立柱连接以调节容器的高度。
所属类别：	发明专利