Способ определения намагниченности насыщения и напряженности магнитного поля при намагниченности, равной половине намагниченности насыщения, магнитных жидкостей

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ И НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ НАМАГНИЧЕННОСТИ, РАВНОЙ ПОЛОВИНЕ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ, МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Вислович Анатолий Николаевич Сухоцкий Альберт Борисович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Способ определения намагниченности насыщения и напряженности магнитного поля при намагниченности, равной половине намагниченности насыщения, магнитных жидкостей, включающий размещение исследуемого образца магнитной жидкости в неоднородном магнитном поле источника, измерение напряженности магнитного поля и определение указанных параметров кривой намагниченности образца, отличающийся тем, что образец в виде плоскопараллельного слоя толщинойпомещают в экспоненциально убывающее с постоянной убыванияпоперек плоскости слоя магнитное поле в положение,при котором напряженность собственного магнитного поля образца на удаленной от источника поверхности имеет максимальное значение, при том же положении образца определяют значение напряженности собственного поляна близлежащей к источнику поверхности, причем измерения производят в точках, в которых силовая линия поля 8091 1 2006.06.30 источника направлена по нормали к указанным поверхностям, а намагниченность насыщенияи напряженностьмагнитного поля при намагниченности, равной половине намагниченности насыщения, рассчитывают по формулам где а, , с,- коэффициенты, зависящие от толщины образца и постоянной убывания. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при толщине слоя/ 4 величины коэффициентов , ,исоставляют 0,1488,0,2249,0,2648,0,00891. Изобретение относится к магнитометрическим измерениям и предназначено для определения параметров кривой намагничивания (намагниченность насыщения и напряженность магнитного поля при намагниченности, равной половине намагниченности насыщения) магнитных жидкостей. Магнитные жидкости представляют собой дисперсии малых частиц ферромагнетиков в немагнитных (пара и диамагнитных) жидкостях. Закон их намагничивания имеет вид 1 М/ ,где М - намагниченность насыщения, Н - напряженность магнитного поля при намагниченности, равной половине намагниченности насыщения. 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 намагниченности слабо магнитных 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 стремиться прилипнуть к полюсам магнита. При исследовании сильномагнитных материалов, какими являются 8091 1 2006.06.30 феррожидкостные дисперсии, силы прилипания существенны и устройства позиционирования существенно снижают чувствительность метода. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является метод Фарадея 2, в котором исследуемый образец помещают непосредственно в область максимального градиента поля и размер образца выбирают таким, чтобы в его объеме градиент существенно не изменялся. Область, где значения градиента приблизительно постоянны, имеет ограниченные размеры. Малые размеры образца приводят к тому, что нарушение однородности образца практически не оказывает влияние на составляющую силы, по которой определяется намагниченность образца. Таким образом, задача обнаружения влияния неоднородного магнитного поля на намагниченность в методе Фарадея не решается. Задача изобретения - повышение достоверности измерения параметров кривой намагничивания в неоднородном магнитном поле. Указанная задача достигается тем, что исследуемый образец магнитной жидкости размещают в неоднородном магнитном поле источника, проводят измерение напряженности магнитного поля и определение намагниченности насыщения и напряженности магнитного поля при намагниченности, равной половине намагниченности насыщения, отличающаяся тем, что образец в виде плоскопараллельного слоя толщинойпомещают в экспоненциально убывающее с постоянной убыванияпоперек плоскости слоя магнитное поле в положение, при котором напряженность собственного магнитного поля на удаленной от источника поверхности образца имеет максимальное значение Н, при том же положении образца определяют значение напряженности собственного поля Н на близлежащей к источнику поверхности, причем измерения производят в точках, в которых силовая линия поля источника направлена по нормали к указанным поверхностям, а намагниченность насыщения М и напряженностьмагнитного поля при намагниченности,равной половине намагниченности насыщения, рассчитывают по формулам где а, , с,- коэффициенты, зависящие от толщины образца и постоянной убывания. При толщине слояехр/4 величины коэффициентов , ,исоставляют а 0,1488,0,2249, с 0,2648,0,00891. На фиг. 1 представлена схема расположения образца и источника поля. На фиг. 2 показана зависимость напряженности поля образца на удаленной от источника поверхности от напряженности поля источника на этой поверхности при толщине слоя/4. На фиг. 3 приведены расчетные зависимости связывающие напряженности Н и Н с параметрами кривой намагничиванияи . Источник 1 (фиг. 1) создает поле, модуль которого убывает в направлениипо экспоненциальному закону-/ ,где- расстояние от поверхности источника, На - поле на поверхности источника (силовые линии поля показаны штриховыми линиями). Исследуемый образец 2 в виде плоскопараллельного слоя толщиной/4 располагается параллельно поверхности источника. В этом случае модуль поля источника изменяется поперек слоя. Напряженности поля Нс и Нс на поверхностях образца определяют как нормальные составляющие поля в точках с и с (фиг. 1), в которых силовая линия поля источника направлена по нормали к поверхности образца. Напряженности поля образца определяют как разности НН - Н, ННН. 3 8091 1 2006.06.30 Определение параметров кривой намагничивания осуществляется следующим способом. Образец перемещают вдоль осии определяют максимальную напряженность Н поля на удаленной от источника поверхности образца от расстояния слоя до источника(т.е. от взаимного положения образца и источника поля). В том же положении образца определяют значение напряженности Н поля на близлежащей к источнику поверхности образца. Затем по формулам (1) рассчитывают параметры кривой намагничивания. Представленные на фиг. 2 данные, полученные экспериментальным и расчетным методом, показывают существование максимума поля на удаленной от источника поверхности образца. Представленные на фиг. 3 расчетные зависимости отношения поля на поверхностях образца к намагниченности насыщения от параметраявляются практически линейными и описываются выражениями Н/0,26480,2249,Н/0,008910,1488,где. 412 По этим зависимостям определены параметры коэффициенты характеризующие параметры источника магнитного поля а 0,14880,22490,26480,00891. Тогда для экспериментальной установки формулы для расчета параметров кривой намагничивания примут вид По результатам эксперимента, представленного на фиг. 2, были рассчитаны параметры кривой намагничивания образца феррожидкостной дисперсии Н 3,4 кА/м Н 19,5 кА/м,57,18 кА/м,16,95 кА/м. Отклонение от параметров, полученных баллистическим методом (54,44 кА/м,Н 17,49 кА/м), составило не более 4 . Погрешность измерений обусловлена, повидимому, недостатками конструкции экспериментальной установки. Изобретение позволит определять магнитные характеристики в неоднородном магнитном поле, что дает возможность изучать влияния этого фактора на свойства ФЖ дисперсии. Это повысит достоверность измерения параметров кривой намагничивания и связанных с ней рабочих характеристик магнитожидкостных устройств. Изобретение может быть использовано исследовательскими лабораториями института тепломассообмена, технического университета и других научных учреждений Гродненским заводом автомобильных агрегатов и другими предприятиями автомобильной и автотранспортной промышленности. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.