[發明專利]磁流變液流變特性的微觀觀測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710363376.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107024414B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 陳超;王均山;強鷺升;王福飛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種磁流變液在光學顯微鏡和超聲近場作用下磁場無級可調的微觀動態變化觀測方法，其特征是首先在磁流變液容腔一側安裝一個基于超聲換能器的超聲近場發生裝置，利用換能器的縱振激發振動板的彎振從而對容腔中磁流變液施加超聲場，振動板夾持在其振動節點位置；整個工作臺由黃銅材料制成，磁軛由電工純鐵材料制得，保證磁感線被限制在所設計的磁路中；采用直線超聲電機帶動剪切塊從而對磁流變液實施剪切運動；在磁流變液容腔的底部鑲嵌有由有機玻璃制得的透光板，由LED發光板發出的光線經過工作臺光源縫透過透光板照亮磁流變液，顯微鏡物鏡位于磁流變液容腔正上方，從而可以分別觀測在不同強度超聲近場作用下及不同磁場強度下的磁流變液微觀流變過程，亦可觀測超聲場及磁場耦合作用下的磁流變液微觀流變過程。

2.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征利用變幅桿將由夾心式換能器基于壓電陶瓷d₃₃逆壓電效應所產生的軸向縱振放大，激發振動板的彎曲振動，從而對磁流變液容腔中的磁流變液施加超聲近場，換能器通過節點位置處的法蘭盤夾持，振動板在其振動節點位置進行夾持以減小對其振動模態的干擾。

3.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征在于采用勵磁線圈和電工純鐵材料制得的磁軛對磁流變液施加磁場，在磁軛開槽，槽中布置磁流變液容腔和剪切塊，以便于磁路中磁感線盡可能多的穿越過磁流變液，整個磁場發生組件鑲嵌于工作臺中，而工作臺是由黃銅材料加工而成，大大減少了磁漏，這種施加磁場方式可使磁流變液獲得穩定的并且磁場強度無級可調的磁場。

4.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征在于剪切塊是由導磁率不低的低碳鋼材料制得，磁阻較小，在整個磁路中把磁通勢降落在磁流變液兩側，在剪切塊底部安裝有軸承滾輪，可減少摩擦力，防止剪切塊運動卡死；采用直線超聲電機驅動剪切塊，超聲電機對整個裝置無磁場干擾，可進一步保證磁場的均勻；超聲電機的控制特性好可實現往復剪切，同時電機推力較大可剪切施加較大磁場強度下的磁流變液，實現了較大范圍的動態觀測。

5.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征在于左右移動顯微鏡物鏡觀測不同相位處，不同超聲振幅下的磁流變液效應動態變化；在整個裝置中加裝速度、位移以及拉力傳感器可實現對在不同強度超聲場和不同強度磁場耦合或者單個作用下的磁流變液剪切特性的測量。

6.一種權利要求1所述方法使用的觀測裝置，它包括顯微鏡和工作臺，工作臺放置在顯微鏡的鏡頭下方，其特征是所述的工作臺上安裝有超聲換能器、勵磁線圈、磁軛、磁流變液容腔、直線超聲電機和剪切塊，超聲換能器連接有振動板，振動板布置在磁流變液容腔的一側，從而對磁流變液施加駐波超聲近場；在磁流變液容腔的另一側安裝有倒“L”狀的剪切塊，剪切塊的立板外側與其安裝槽剪切面光滑貼合，對磁流變液起到密封作用也減少了剪切時的摩擦阻力；在剪切塊的橫板下側安裝有四個小軸承滾輪，使得剪切塊可在工作臺上自由滑動防止卡死；為了安裝槽加工方便以及電工純鐵磁軛的限制，剪切塊的近磁流變液容腔一側的滾輪滾道與工作臺分離并設計反“L”狀的導軌板，導軌板與剪切塊立板內側留有間隙，防止摩擦卡死，導軌板底部與工作臺通過沉頭螺釘與工作臺連接；剪切塊與直線超聲電機的動子通過連接板連接在一起，從而使動子帶動剪切塊一起往復直線運動，使剪切塊實現剪切作用；在磁流變容腔的底部鑲嵌有由有機玻璃制得的透光板；透光板的下側切割有工作臺光源縫，在工作臺與光源縫對應的位置粘貼有LED發光板；勵磁線圈和磁軛鑲嵌于工作臺中并對磁流變液施加磁場，在磁軛回路中留有間距，磁軛依次將導軌板、剪切塊立板、磁流變液容腔和振動板夾于間距之中，以便于磁路中磁感線穿越過磁流變液。

7.根據權利要求6所述的觀測裝置，其特征是在振動板與工作臺之間應留有間隙以防止對振動板的模態產生干擾，但在振動節點位置處、振動板安裝槽內設置有夾持凸起，也用于防止對振動板振動模態的干擾，同時對磁流變液起到密封作用。

8.根據權利要求6所述的觀測裝置，其特征是所述的磁流變液容腔的寬度為2mm。