Способ контроля степени однородности магнитной суспензии Советский патент 1989 года по МПК G01R33/12 G01N27/72 

М и И - модули векторо ветственно .

Учитывая, что в слаб тотном поле вектор нама частицы не отклоняется го намагничивания,а пов вместе с поворотом само лы Фив совпадают (б ют для изменения проекц М на направление поля ( выражение

dM dt

аФ

ii М

dt

подставляя в которое б Ф получают

тельное число и является количественной мерой однородности магнитной суспензии.

Устройство, реализующее способ, содержит трубку 1, заполняемую магнитной суспензией и охваченную катушкой 2, обмотка которой соединена с источником 3 импульсов тока, и измерительную катушку 4, подключенную к ю измерителю 5 индуктивности (источник постоянного магнитного поля не показан) .

Устройство работает следующим образом. 15

Магнитная суспензия, заполняющая трубку 1, намагничивается источником постоянного магнитного поля, направление которого совпадает с осью трубки 1 и катушки 2. С помощью измери- 20 . dMn 5.7 теля 5 индуктивности, работающего на dt низкой частоте, определяют сначала начальную индуктивность удаленной от суспензии катушки 4, а затем - ее -индуктивность вблизи суспензии и опре- 25 деляют разность их значений. Далее от источника 3 подают на катушку 2 однократный импульс тока, перемагни- чивающий суспензию, снова измеряют индуктивность катушки 4 и определяют 30 ее приращение, Отношение приращения индуктивности после перемагничивания к ее разности, определяемой до перемагничивания, позволяет оценить степень однородности суспензии, а имен- з5 но: чем больше это соотношение, тем больше в суспензии агломератов частиц.

Принцип работы устройства основывается на следующих положениях. Ско- 40 рость поворота частицы под действием (ф) на низкочастотного поля определяется вы- ной М. ражением

(1

Приняв во внимание р способу ситуацию, когда ем переменного поля Н jj (Н и Я- соответственн и частота низкочастотно Ф изменяется мало вблиз значения Ф,, получают М „ во времени

) si

Тогда для низкочасто чивости 5Е , определяемо ние амплитудных значени получают

9е .

Из выражения (5) сле приимчивость не зависит

направления намагниченн а определя

180

Вклад одиночной части частотную восприимчивос импульсного воздействия не изменяется (произошло угла Ф на 180).

КМН sine.

(1)

50

де Ф - угол между направлением оси легкого намагничивания (направлением вектора намагниченности частицы в отсутствие внешнего магнитного поля) и направлением вектора магнитного поля;

б - угол между направлением вектора намагниченности М и вектора поля Н;55

К - постоянная, зависящая только от формы частицы и вязкости среды, в которой диспергированы магнитные частицы;

М и И - модули векторов М и Н соответственно .

Учитывая, что в слабом низкочастотном поле вектор намагниченности частицы не отклоняется от оси легкого намагничивания,а поворачивается вместе с поворотом самой частицы, углы Фив совпадают (б Ф), получают для изменения проекции Мц вектора М на направление поля (М н 1 cos Ф ) выражение

М

dt

5.7

М

В1пФ (2)

подставляя в которое б Ф получают

dMn 5.7 dt

(3)

dMn 5.7 dt

(ф) на ной М.

Приняв во внимание реализуемую по способу ситуацию, когда под действием переменного поля Н jj H cosfl t (Н и Я- соответственно амплитуда и частота низкочастотного поля) угол Ф изменяется мало вблизи исходног.о значения Ф,, получают для изменения М „ во времени

) sin, cosSlt. (4)

Тогда для низкочастотной восприимчивости 5Е , определяемой как отношение амплитудных значений М и , получают

9е . (5)

Из выражения (5) следует, что восприимчивость не зависит от изменения

намагниченности частицы а определяется величи

(ф) на ной М.

Вклад одиночной частицы в низкочастотную восприимчивость до и после импульсного воздействия, очевидно, не изменяется (произошло изменение угла Ф на 180).

В то же время агломерат частиц, который до воздействия импульсным полем можно считать частицей с намагниченностью М О, и, соответственно, нулевым вкладом в восприимчивость, после импульса обладает средней наМ 81ПФ,

(sin Ф магниченностью Мд среднее значение проекций векторов намагниченности частиц, составляющих агломерат на направление импульсного поля с напряженностью Нр).

51506408

Учитывая изложенное, для макроскопически измеряемой восприимчивости магнитной суспензии ЗЕ до импульсногб воздействия имеют

- KM48in4o)-NoV,

Фд - усредненное по

тицам значение sin ,

(9)

лх Ljz - L 1 « Для увеличения углов «f , приводящего к увеличению измеряемого приращения Х и, соответственно, чувствительности способа, в процессе измерения низкочастотной восприимчивости суспензия подвергается воздей- NO и V(j - соответственно количест- Q ствию слабого постоянного магнитно31

где sin

(6)

всем час- г.

во свободных частиц в единице объема суспензии и средний объем частицы.

го. поля, ортогонального низкочастотному переменному полю.

Преимущества предлагаемого спосо- ба по сравнению с извест1ым состоят

(9)

очувчией-оичес

(6)

го. поля, ортогонального низкочастотному переменному полю.

Преимущества предлагаемого спосо- ба по сравнению с извест1ым состоят

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при контроле магнитного лака в процессе производства магнитных носителей информации. Целью изобретения является повышение точности контроля степени однородности магнитной суспензии за счет того, что измерительный датчик не вносят непосредственно в суспензию и, таким образом, не вызывают в ней структурных изменений, при этом результаты измерений не зависят от намагниченности материала частиц, их концентрации и скорости движения суспензии. По способу после воздействия на суспензию постоянным магнитным полем измеряют ее магнитную восприимчивость в переменном низкочастотном поле с направлением, ортогональным направлению постоянного поля, а затем суспензию перемагничивают однократным импульсом магнитного поля, повторно измеряют ее магнитную восприимчивость в переменном низкочастотном поле и по относительному изменению магнитной восприимчивости оценивают степень однородности магнитной суспензии, а именно чем больше это изменение, тем больше в суспензии агломератов частиц. 1 ил.

а для прироста аг. низкочастотной вое- 15 г° измерительный датчик не приимчивости суспензии после импульса поля (гчитывая ортогональность векторов М и Нд) получают

1

где

их KC,- К,мЧ81пФ„)

а в

(7)

20

N«30

формы агломерата; число агломерированных частиц в единице объема магнит - ной суспензии.25

Из (6) и (7) для oTHOci/тельной

величины приращения низкочастотной

восприимчивости получают

Л|- А 2-(8)

7L N

где А - козффициент, зависящий только от формы частиц (агломератов частиц) и статистики распределения осей легкого намагничивания частиц (в случае частиц игольчатой, формы ось легкого намагничивания совпадает с направлением длинной оси частицы). Для определения величины йУ- / X. 40 с помощью измерителя 5 индуктивное- то вначале измеряют собственную индуктивность Lg (индуктивность катушки, удаленной от магнитной суспензии) измерительной катушки 4, затем ин- 45 дуктивности L, и L до и после им- .пульсного воздействия соответственно и используют следующее очевидное соотношение

35

вносят непосредственно в суспензию и, таким образом, не вызывают в ней структурных изменений, при этом результаты измерений не зависят от намагниченности материала частиц, и концентрации и скорости движения су пензии. Кроме того, упрощается обра ботка сигналов датчика и эксплуатация устройства, реализующего данньй способ.

.Формула изобретени

Способ контроля степени однородности магнитной суспензии, включающий намагничивание суспензии постоя ным магнитным Нолем и измерение величины ее магнитной восприимчивости отличающийся тем, что, целью повышения точности контроля, после воздействия на суспензию постоянным магнитным полем измеряют магнитную восприимчивость суспензии в переменном низкочастотном поле с направлением, ортогональным направл нию пос.тоянного поля, а затем суспе зию перемагничивают однократным импульсом магнитного поля, повторно и меряют ее магнитную восприимчивость в переменном низкочастотном поле и по относительному изменению магнитной восприимчивости оценивают степень однородности магнитной суспензии.

- 15 г° измерительный датчик не

20

30

-25

40 45

35

вносят непосредственно в суспензию и, таким образом, не вызывают в ней структурных изменений, при этом результаты измерений не зависят от намагниченности материала частиц, их концентрации и скорости движения сус- пензии. Кроме того, упрощается обработка сигналов датчика и эксплуатация устройства, реализующего данньй способ.

.Формула изобретения

Способ контроля степени однородности магнитной суспензии, включающий намагничивание суспензии постоянным магнитным Нолем и измерение величины ее магнитной восприимчивости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, после воздействия на суспензию постоянным магнитным полем измеряют магнитную восприимчивость суспензии в переменном низкочастотном поле с направлением, ортогональным направлению пос.тоянного поля, а затем суспензию перемагничивают однократным импульсом магнитного поля, повторно измеряют ее магнитную восприимчивость в переменном низкочастотном поле и по относительному изменению магнитной восприимчивости оценивают степень однородности магнитной суспензии.