CN103091001A - 磁体与被吸物体的间距和磁场力关系测定装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于测量技术领域，具体涉及磁体与被吸物体的间距和磁场力关系测定装置及其测定方法。要解决机械结构设计中通过控制磁体与被吸物体间距D来获得所需要的磁场力F这一技术问题。其特征在于：调节杆置于套筒腔内同轴设置，且所述调节杆外侧面与所述套筒内侧面间隙配合螺纹连接，并沿所述套筒的轴线上下移动；磁体与调节杆的下端面固定连接；被吸物体与挡板上表面固定相接；测定方法的要点在于取悬挂组件的重力F1作为磁体对被吸物体的磁场力F，测量磁体与被吸物体之间的间距D，配合测力计和游标卡尺，可测得多个磁场力F与间距D的对应点，从而得出磁场力F与间距D的近似函数关系式，即F=f(D)。本发明的积极效果是：结构简单，使用方便。

Description

磁体与被吸物体的间距和磁场力关系测定装置及测定方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种磁体与被吸物体的间距和磁场力关系测定装置及测定方法。

背景技术

众所周知，一块磁体和一块被吸物体（比如说铁块），两者之间的磁场力F随相互间距D的增大而变小。如果得到了磁体与被吸物体之间的间距和磁场力这一函数关系，在机械结构设计中，即可通过控制磁体与被吸物体间距D来获得所需要的磁场力F。但是，在工程领域，仅仅已知磁体以及被吸物体的几何尺寸，是无法得出磁场力F与间距D的函数关系的。因此通过测量多组磁场力F与间距D的点对应关系，构建磁体与被吸物体两者之间的间距与磁场力函数关系式，是本领域广大科技人员的努力目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磁体与被吸物体的间距与磁场力关系测定装置，使用该装置通过测量多组磁场力F与间距D的对应关系，进而导出两者之间的函数关系式。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：磁体与被吸物体间距与磁场力关系的测定装置，包括磁体与被吸物体，其特征在于：调节杆置于套筒腔内同轴设置，且所述调节杆外侧面与所述套筒内侧面间隙配合螺纹连接；所述调节杆可在所述套筒内旋转并沿所述套筒的轴线上下移动；所述挡板直径大于所述套筒的外径，且与所述套筒的下端口相接；所述套筒腔内，所述调节杆的下端面与所述挡板之间，所述磁体与所述调节杆的下端面固定连接，所述被吸物体与挡板的上表面固定相接；悬挂件与所述挡板下表面固定连接；配重块与所述悬挂件连接。

所述挡板上表面置有定位止口，使挡板的重心与所述套筒轴线重合。

所述调节杆、套筒、挡板、悬挂件和所述配重块均由不导磁材料制成。

上述测定装置进行磁体与被吸物体的间距与磁场力关系测定方法，包括以下步骤：

(1) 测量磁体的轴向尺寸d1和被吸物体的轴向尺寸d2；

(2) 将所述装置与水平面垂直悬空放置，旋转调节杆，使其下降，直至磁体调节至与被吸物体相接触，即磁体与被吸物体之间的间距D=0；

(3) 若由被吸物体、挡板、悬挂件和配重块组成的悬挂组件跌落，则调整配重块的重力G，直至悬挂组件处于静止平衡状态；

(4) 缓慢旋转调节杆，使其上升，直至悬挂组件跌落时停止旋转；

(5) 取悬挂组件的重力F1作为磁体对被吸物体的磁场力F，即F=F1，测量调节杆下端面与挡板上表面的间距D1，通过计算得到磁体与被被吸物体之间的间距D=D1-d1-d2，从而得到F与D的一个点对应关系；

(6) 调整配重块的重力G，重复步骤(2)～(6)，直至得到足够数量的F与D的点对应关系；

(7) 将上述步骤得到的F与D的点对应关系，通过数学方法构建出F=f(D)的函数关系式。

本发明的积极效果是：测定装置结构简单，配合测力计和游标卡尺，可测得多个磁场力F与间距D的对应点，最后通过数学方法构建插值函数，从而得出磁场力F与间距D的近似函数关系式，即F=f(D)，使用方便。 

附图说明

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明剖视结构示意图。

图中，1—调节杆；2—套筒；3—磁体；4—被吸物体；5—挡板；6—悬挂件；7—配重块。

具体实施方式

图1是本发明剖视结构示意图，如图所示可见，磁体与被吸物体间距与磁场力关系的测定装置，包括磁体3与被吸物体4，其特征在于：调节杆1置于套筒2腔内同轴设置，且所述调节杆1外侧面与所述套筒2内侧面间隙配合螺纹连接；所述调节杆1可在所述套筒2内旋转并沿所述套筒2的轴线上下移动；所述挡板5直径大于所述套筒2的外径，且与所述套筒2的下端口相接；所述套筒2腔内，所述调节杆1的下端面与所述挡板5之间，所述磁体3与所述调节杆1的下端面固定连接，所述被吸物体4与挡板5的上表面固定相接；悬挂件6与所述挡板5下表面固定连接；配重块7与所述悬挂件6连接。

所述挡板5上表面置有定位止口，使挡板5的重心与所述套筒2轴线重合。

所述调节杆1、套筒2、挡板5、悬挂件6和所述配重块7均由不导磁材料制成。

利用上述装置进行磁体与被吸物体的间距与磁场力关系测定方法，包括以下步骤：

(1) 测量磁体3的轴向尺寸d1和被吸物体4的轴向尺寸d2；

(2) 将所述测定装置与水平面垂直悬空放置，旋转调节杆1，使其下降，直至磁体3调节至与被吸物体4相接触，即磁体3与被吸物体4之间的间距D=0；

(3) 若由被吸物体4、挡板5、悬挂件6和配重块7组成的悬挂组件跌落，则调整配重块7的重力G，直至悬挂组件处于静止平衡状态；

(4) 缓慢旋转调节杆1，使其上升，直至悬挂组件跌落时停止旋转；

(5) 取悬挂组件的重力F1作为磁体3对被吸物体4的磁场力F，即F=F1，测量调节杆1下端面与挡板5上表面的间距D1，通过计算得到磁体3与被被吸物体4之间的间距D=D1-d1-d2，从而得到F与D的一个点对应关系；

(6) 调整配重块7的重力G，重复步骤(2)～(6)，直至得到足够数量的F与D的点对应关系；

(7) 将上述步骤得到的F与D的点对应关系，通过数学方法构建出F=f(D)的函数关系式。

本发明磁体与被吸物体的间距和磁场力关系测定装置，调节杆1的外表面设有普通细牙外螺纹，套筒2的内表面设有普通细牙内螺纹，内外螺纹间隙配合。磁体3和被吸物体4置于所述套筒2的内腔，即所述套筒2的内径要大于磁体3以及被吸物体4的最大径向尺寸。挡板5直径略大于套筒2外径。挡板5上表面设有定位止口，确保挡板5能与套筒2同轴配合。磁体3固定于调节杆1下端面，被吸物体4固定与挡板5上表面，悬挂件6采用挂钩形式，与挡板5下表面固定，所有部件安装时重心均应与所述套筒2的中轴线一致，以保证测量结果的准确，获得有价值的实验数据。

调节杆1、套筒2、挡板5、悬挂件6、配重块7均不能导磁，以防止干扰磁体3的磁场。

本发明所述磁体3的轴向尺寸为d1，被吸物体4的轴向尺寸为d2，磁体3与被吸物体4之间的间距为D，调节杆1与挡板5的间距为D1，磁体3对被吸物体4的磁场力为F，配重块7的重力为G，由被吸物体4、挡板5、悬挂件6以及配重块7构成的悬挂组件的重力为F1。

使用时，将本发明的测定装置悬空垂直放置，调节过程中，配重块7不能摆动。调节杆1与套筒2之间由间隙配合螺纹连接，旋转调节杆1要匀速缓慢，通过旋转螺纹调整调节杆1位置，磁体3调节至与被吸物体4相接触，即D=0。此时悬挂组件如果静止，则悬挂组件处于F=F1，或F＞F1。再旋转调节杆１，使磁体3随调节杆１上升而上升，即D开始逐渐变大。由于F1通过重力获得，在此调节过程中，F1保持恒定。随着D的不断变大，F逐渐变小，当F=F1时悬挂组件处于二力平衡状态，所以此时当D增大一极小量，F将相应地减小一极小量，打破F=F1力平衡状态为F＜F1，悬挂组件跌落。此时的F虽小于F1，但因调节的是极小量， F值极接近于F1，所以可以认为初始跌落瞬间F=F1。测量此时的D1，d1、d2（均为已知），D=D1-d1-d2。因此，得到了一个F与对应的D的点对应关系。

从F＞F1状态，可通过调整配重块7的重力G（加大F1）或增加D（减小F），直至恢复F=F1平衡状态，然后再缓慢旋转螺纹调整调节杆１位置一个极小量力平衡被打破，悬挂组件跌落。因为这一瞬间只调整了一极小量，可以认为F=F1，通过以上方法，测量若干个点，即可通过数学方法构建出F=f(D)的函数关系式。

可通过螺纹改变D的变化速率，相同角速度旋转调节杆1时，螺距越小，D的变化越缓慢，最终的F越精确于F1。

本发明结构简单，使用方便；配合测力计和游标卡尺，可测得多个磁场力F与间距D的对应点，最后通过数学方法构建插值函数，从而得出磁场力F与间距D的近似函数关系式，即F=f(D)。

以上对具体实施方式的描述，旨在为了进一步说明本发明涉及的技术方案，使本领域普通技术人员能够应用实施本发明。应当理解并不是用于限制本发明，凡是基于本发明启示，任何显而易见的变换或等同替代，也应当被认为落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.磁体与被吸物体间距与磁场力关系的测定装置，包括磁体与被吸物体，其特征在于：调节杆置于套筒腔内同轴设置，且所述调节杆外侧面与所述套筒内侧面间隙配合螺纹连接；所述调节杆可在所述套筒内旋转并沿所述套筒的轴线上下移动；所述挡板直径大于所述套筒的外径，且与所述套筒的下端口相接；所述套筒腔内，所述调节杆的下端面与所述挡板之间，所述磁体与所述调节杆的下端面固定连接，所述被吸物体与挡板的上表面固定相接；悬挂件与所述挡板下表面固定连接；配重块与所述悬挂件连接。

2.根据权利要求1所述磁体与被被吸物体间距离和磁场力关系的测定装置，其特征在于：所述挡板上表面置有定位止口，使挡板的重心与所述套筒轴线重合。

3.根据权利要求1所述磁体与被被吸物体间距离和磁场力关系的测定装置，其特征在于：所述调节杆、套筒、挡板、悬挂件和所述配重块均由不导磁材料制成。

4.权利要求1所述测定装置进行磁体与被吸物体的间距与磁场力关系测定方法，其特征在于：包括以下步骤： 

(1) 测量磁体的轴向尺寸d1和被吸物体的轴向尺寸d2；

(2) 将所述装置与水平面垂直悬空放置，旋转调节杆，使其下降，直至磁体调节至与被吸物体相接触，即磁体与被吸物体之间的间距D=0；

(3) 若由被吸物体、挡板、悬挂件和配重块组成的悬挂组件跌落，则调整配重块的重力G，直至悬挂组件处于静止平衡状态；

(4) 缓慢旋转调节杆，使其上升，直至悬挂组件跌落时停止旋转；

(5) 取悬挂组件的重力F1作为磁体对被吸物体的磁场力F，即F=F1，测量调节杆下端面与挡板上表面的间距D1，通过计算得到磁体与被被吸物体之间的间距D=D1-d1-d2，从而得到F与D的一个点对应关系；

(6) 调整配重块的重力G，重复步骤(2)～(6)，直至得到足够数量的F与D的点对应关系；

(7) 将上述步骤得到的F与D的点对应关系，通过数学方法构建出F=f(D)的函数关系式。

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