磁懸浮檢測(cè)技術(shù)的理論分析及應(yīng)用研究.pdf

1、磁-阿基米德懸浮是近年來(lái)提出的一種結(jié)合抗磁懸浮與浮力原理，可以在永磁體條件下對(duì)抗磁性或弱磁性物質(zhì)進(jìn)行懸浮的新技術(shù)。本文基于磁-阿基米德懸浮，提出了一種磁懸浮檢測(cè)方法的模型。該方法可以使被測(cè)樣品在檢測(cè)裝置中達(dá)到穩(wěn)定懸浮，通過(guò)測(cè)量樣品的懸浮高度，可方便而精確地得到樣品的密度。本文的研究取得了如下成果:
　　(1)樣品懸浮高度與密度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)擬合法進(jìn)行確立。擬合法通過(guò)對(duì)一組標(biāo)準(zhǔn)密度球在給定實(shí)驗(yàn)條件下的對(duì)應(yīng)懸浮高度進(jìn)行擬合，得出了

2、可在任意條件下根據(jù)樣品懸浮高度進(jìn)行密度計(jì)算的計(jì)算公式，并通過(guò)多組標(biāo)準(zhǔn)密度球在不同實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)對(duì)公式的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(2)基于安培環(huán)流假設(shè)與畢奧-薩伐爾定理，得到了磁懸浮檢測(cè)裝置的空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，并推導(dǎo)出樣品密度與懸浮高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系方程。采用標(biāo)準(zhǔn)密度球?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)，對(duì)幾種常用高分子材料的密度進(jìn)行了測(cè)量，并與傳統(tǒng)測(cè)量方法進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磁懸浮檢測(cè)方法具有很高的測(cè)量精度。此外，利用磁懸浮檢測(cè)

3、裝置成功分離了密度差別僅有0.03g/cm3的兩種高分子樣品。
　　(3)根據(jù)計(jì)算的磁懸浮檢測(cè)裝置空間磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，以及樣品在空間任意一點(diǎn)的受力方程，本文分析了磁鐵參數(shù)與裝置尺寸參數(shù)對(duì)裝置的測(cè)量特性的影響，證明了樣品在裝置中可以自發(fā)地穩(wěn)定懸浮的現(xiàn)象，并確定了裝置尺寸參數(shù)與磁鐵參數(shù)的合理選擇范圍。
　　(4)探究了磁懸浮檢測(cè)方法在缺陷檢測(cè)方面的應(yīng)用。設(shè)計(jì)并進(jìn)行了對(duì)小型塑料光學(xué)透鏡的缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察透鏡在裝置中的高度、中

4、心位置和平衡狀態(tài)下與水平面的偏斜程度，檢測(cè)透鏡是否存在外觀不完整和內(nèi)部存在氣泡等不均勻性的缺陷，并確定出透鏡缺陷存在的位置。
　　理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文提出的方法具有很高的測(cè)量精度，對(duì)樣品的密度分布敏感，且表現(xiàn)出對(duì)小尺寸樣品密度測(cè)量很高的適應(yīng)性，解決了傳統(tǒng)密度測(cè)量方法精度低或操作計(jì)算過(guò)程繁瑣的缺點(diǎn)。同時(shí)，該檢測(cè)方法的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原材料易于獲得，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)到，磁懸浮檢測(cè)方法將在缺陷檢測(cè)、微觀結(jié)構(gòu)