Способ определения магнитной восприимчивости магнитной жидкости

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Дударев Владимир Владимирович Сухоцкий Альберт Борисович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Способ определения магнитной восприимчивости магнитной жидкости, включающий введение индикаторного тела в помещенный в сосуд исследуемый образец магнитной жидкости, помещение сосуда в сформированное неоднородное магнитное поле, измерение напряженности поля и расчет величины магнитной восприимчивостис учетом измеренного значения, отличающийся тем, что в качестве индикаторного тела используют немагнитное твердое тело с плоской нижней поверхностью, параллельной дну сосуда,магнитное поле формируют с модулем напряженности, экспоненциально убывающим поперек поверхности дна сосуда, в качестве указанного измерения производят измерение максимальной нормальной составляющейнапряженности поля на нижней поверхности немагнитного тела, определяют обусловленное магнитным полем приращениевыталкивающей гидростатической силы, действующей на тело, а магнитную восприимчивость рассчитывают по формуле 2 2 10045 1 2007.12.30 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что магнитное поле формируют с модулем напряженности, экспоненциально убывающим с постоянной убывания 2/, а немагнитное тело выбирают в виде параллелепипеда с размером стороны, параллельной поверхности сосуда, кратным величине /2. Изобретение относится к магнитометрическим и гидростатическим измерениям и предназначено для измерения статической магнитной восприимчивости магнитных жидкостей. Магнитные жидкости представляют собой дисперсии малых частиц ферромагнетиков в немагнитных (пара и диамагнитных) жидкостях. Основные эффекты, которые обеспечивают практическое использование магнитных жидкостей 1, обусловлены их взаимодействием с неоднородным магнитным полем. Вместе с тем неоднородное магнитное поле может приводить к нарушению однородного распределения феррофазы по объему жидкости. Поэтому измерение магнитных характеристик феррожидкостных дисперсий необходимо проводить в неоднородном магнитном поле, т.е. в условиях приближенных к типичным условиям эксплуатации этих веществ. Известны баллистический и магнитометрический методы для определения магнитных характеристик, которые имеют большую точность измерения (до 1 А/м), но исследуемый образец помещают в однородном поле. В баллистическом методе 2 через первичную обмотку, охватывающую образец, пропускают намагничивающий ток, а вторичную обмотку соединяют с гальванометром. При изменении потока магнитной индукции в результате быстрого отключения первичной обмотки во вторичной обмотке возникает кратковременный ток. Величину, протекающего по обмотке заряда, измеряет гальванометр. В вибрационном магнитометре 2 исследуемый образец и эталонный постоянный магнит укреплены на тонком стержне, который соединен с вибрационной системой и может колебаться с определенной частотой, перпендикулярно магнитному полю, создаваемому электромагнитом. При колебании постоянного магнита и образца, в охватывающих их измерительных катушках возникает Э.Д.С. По разности сигналов, определяют магнитный момент исследуемого образца. Известны методы измерения магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ,основанные на измерении механической силы, которая действует на образец, помещенный в неоднородное магнитное поле. В методе Гуи 2 образец выполнен в виде длинного цилиндра, один конец образца которого помещают в область максимального поля, а другой - в область, где поле практически равно нулю. Намагниченный образец стремится прилипнуть к полюсам магнита. При исследовании сильномагнитных материалов, какими являются феррожидкостные дисперсии, силы прилипания существенны, и устройства позиционирования существенно снижают чувствительность метода. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения магнитной восприимчивости жидкости 3, в котором в исследуемый образец в качестве индикаторного тела помещают газовый пузырь с малой магнитной восприимчивостью. Путем изменения напряженности неоднородного магнитного поля создают условия безразличного равновесия пузыря, а значение магнитной восприимчивости определяют по формуле( жг ),2 где Н - напряженность магнитного поля в контрольной точке при безразличном равновесии газового пузыря- ускорение силы тяжести ж, г - плотность жидкости и газа- характеристика магнитного поля в контрольной точке. 10045 1 2007.12.30 Недостатком этого способа является сложность обеспечения безразличного равновесия образца и определения напряженности магнитного поля в контрольной точке. Задача изобретения - повышение достоверности измерения магнитной восприимчивости в неоднородном магнитном поле. Указанная задача достигается тем, что способ определения магнитной восприимчивости магнитной жидкости включает введение индикаторного тела в помещенный в сосуд исследуемый образец магнитной жидкости, помещение сосуда в сформированное неоднородное магнитное поле, измерение напряженности поля и расчет величины магнитной восприимчивостис учетом измеренного значения. Особенность заключается в том, что в качестве индикаторного тела используют немагнитное твердое тело с плоской нижней поверхностью, параллельной дну сосуда, магнитное поле формируют с модулем напряженности, экспоненциально убывающим поперек поверхности дна сосуда, в качестве указанного измерения производят измерение максимальной нормальной составляющей Н напряженности поля на нижней поверхности немагнитного тела, определяют обусловленное магнитным полем приращениевыталкивающей гидростатической силы, действующей на тело, а магнитную восприимчивость рассчитывают по формуле где- магнитная постоянная. Для повышения точности измерения магнитное поле формируют с модулем напряженности, экспоненциально убывающим с постоянной убывания 2/, а немагнитное тело выбирают в виде параллелепипеда с размером стороны, параллельной поверхности сосуда, кратным величине /2. На фигуре представлена схема способа. Источник 1 (фигура) создает поле, модуль которого убывает в направлениипо экс 2, где- расстояние от поверхности источника, Н поненциальному законуа поле на поверхности источника. Силовые линии поля показаны штриховыми линиями. Исследуемый образец 2 в виде плоскопараллельного слоя располагается параллельно поверхности источника. В этом случае модуль поля источника изменяется поперек слоя по экспоненциальному закону. Немагнитная плоскопараллельная пластина 3 располагается внутри исследуемого образца параллельно поверхности источника. Напряженность поляна нижней поверхности пластины определяют как нормальную составляющую поля в точке(фигура), в которую силовая линия поля источника направлена по нормали к поверхности образца. Приращение гидростатической силыопределяют как разность результирующей силы выталкивания, действующей на пластину в присутствии магнитного поля, и силы Архимеда. Определение магнитной восприимчивости осуществляется следующим способом. Определяют силу Архимеда, действующую на тело при погружении его в образец в отсутствие магнитного поля. Затем образец с телом помещают в магнитное поле и определяют на близлежащей к источнику поверхности пластины напряженность поля , а также результирующую гидростатическую силу выталкивания, действующую на пластину. Приращение гидростатической силыопределяют как разность результирующей силы выталкивания и силы Архимеда. Затем по формуле (1) рассчитывают магнитную восприимчивость вещества. Изобретение позволяет определять магнитные характеристики в неоднородном магнитном поле, что дает возможность изучать влияние этого фактора на свойства феррожидкостной дисперсии. Это повысит достоверность измерения параметров кривой намагничивания и связанных с ней рабочих характеристик магнитожидкостных устройств. 10045 1 2007.12.30 Изобретение может быть использовано исследовательскими лабораториями Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова и Института прикладной физики АН РБ, Белорусского технического университета, Гродненским заводом гидроагрегатов и другими научными учреждениями и промышленными предприятиями. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4