[發明專利]一種用于檢測密度的單塊環形磁鐵磁懸浮檢測方法

有效

• 申請號: 201610830109.7
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN107525736B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 趙朋;張承謙;頡俊;傅建中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N9/10
• 分類號: G01N9/10
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種用于檢測密度的單塊環形磁鐵磁懸浮檢測方法，包括如下步驟：(1)根據樣品材料確定介質溶液，所述介質溶液為順磁介質水溶液；(2)將樣品置于介質溶液中；(3)將介質溶液置于設有單塊環形磁鐵的磁懸浮檢測裝置中；(4)測量被測樣品浮起或壓入的距離；(5)計算樣品密度。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明所需求的裝置操作簡單，成本低廉，測量結果易于觀測，測量精度高，易于實現自動化。

技術領域

本發明涉及一種檢測方法，具體涉及一種用于檢測密度的單塊環形磁鐵磁懸浮檢測方法。

背景技術

密度是物質最基本的重要物理特征之一，不同物質的密度一般不同。同時，不同的內部微觀結構、物質構成在宏觀上也會體現在密度的變化上。密度的測量在科研、生產過程和生活中均具有重要的意義。密度的定義為單位體積內物質的量，2200年前阿基米德發現的浮力原理是大部分現有密度測量的基礎原理，不同的密度測量方法均基于密度的基礎計算公式：ρ＝m/V。

常用的測量方法為浮力法，比重瓶法，密度計法和密度梯度法。浮力法主要用于測量固體或測量互不相容的液體。比重瓶法可以較精確地測量固體和液體的密度。密度計法主要用于液體密度的測量。密度梯度法通過兩種密度不同且互溶的液體構造適當的密度梯度來檢測小尺寸樣品的密度。

這些測量的方法主要都基于阿基米德原理，原理比較簡單，但是缺點在于，較難取得較高的測量精度，或者若要取得較高精度的結果，成本比較昂貴。其中，前兩種測量方法的精度取決于質量測量的精度，密度計法取決于密度計的制造精度。因此，前三種方法想要取得較精確的結果，就需要精度高但昂貴的設備。而密度梯度法受限于密度梯度的制造方法，因此測量的誤差較大。

磁性也是物質所具有的基本物理特征之一，任何物質在磁場中均會被磁化。根據磁化產生的附加磁場方向，物質分為順磁性物質與抗磁性物質。其中，順磁性物質的附加磁場與激勵磁場方向相同，反之，抗磁性物質產生的附加磁場與激勵磁場相反。結合物質磁性以及阿基米德原理提出的磁-阿基米德懸浮，使物體在磁場中的懸浮條件不再苛刻，可以取得較多應用。

對于阿基米德原理及其衍生方法，其對密度的測量通常較難達到較高精度現有的密度檢測方法，若要達到高精度的測量，通常需要使用昂貴的測量設備。并且，基于阿基米德原理的測量方法通常對小尺寸樣品靈敏度不高，容易造成較大的測量誤差。而其他密度測量方法則應用到較新的技術方法，測量設備較為昂貴，并且操作和計算方法繁瑣，對小尺寸樣品的密度測量的應用發展比較局限。

發明內容

本發明針對現有測量密度的方法的問題，提出了一種用于檢測密度的單塊環形磁鐵磁懸浮檢測方法。

一種用于檢測密度的單塊環形磁鐵磁懸浮檢測方法，包括如下步驟：

(1)根據樣品材料確定介質溶液；

(2)將樣品置于介質溶液中；

(3)將介質溶液置于設有單塊環形磁鐵的磁懸浮檢測裝置中；

(4)測量被測樣品浮起或壓入的距離；

(5)按式(I)計算樣品密度；

其中：

ρ_s為被測樣品密度，g/cm³；ρ_m為介質溶液密度，g/cm³；χ_s為被測樣品的磁化率，無量綱；χ_m為介質溶液磁化率，無量綱；g為重力加速度，m/s²；μ₀為真空磁導率，N/A²；σ為比飽和磁化強度，A·cm²/g；z為樣品在溶液中浮起或壓入的距離，mm；r₁為環形磁鐵外半徑，mm，r₂為環形磁鐵內半徑，mm，h為環形磁鐵的高度。