CN111024567A - 一种磁流变液沉降速率检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流变液沉降速率检测装置及检测方法，该装置包括激光发射器、硅光二极管、电机、磁流变液容器、底座、电机控制装置、数据处理装置和计算机；S1、将磁流变液注入磁流变液容器的内筒和外筒的间隙中，注入完成后，记录此时磁流变液在容器内的高度，记录开始沉降的时间；S2、利用激光发射器扫描测量磁流变液，从磁流变液的上液面开始，得到初始时刻磁流变液的透光强度，电机带动激光发射器向下移动扫描，硅光二极管同时相对移动，直至磁流变液容器底部，采集磁流变液的透光强度；S3、将测得的透光强度输入至计算机，进行处理、作图。本发明的测试装置结构简单，在测量过程中不会对磁流变液增加外部的干扰，准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变液沉降特性测量领域，具体涉及一种磁流变液沉降速率检测装置及检测方法。
背景技术
磁流变液是一种性能优良的智能材料，是分散在载体流体中的可磁化微粒的悬浮液，其流变特性在磁场作用下发生显著变化。磁流变液主要应用在需要快速、连续和可逆流变特性的装置中，被广泛地应用于减震、抛光、建筑、汽车等领域。
由于磁性颗粒和载体流体之间的高密度失配而发生的沉降限制了磁流变液的广泛应用。磁流变液的沉降速度以及沉降稳定性问题始终是难以避免的，故此对磁流变液沉降速率性能评价显得尤其重要。目前对磁流变液沉降速率的检测方法常使用观察法、沉降电势检测法、电感法、电容法等。CN106596660A和CN106546517A采用电容法可以获得磁流变液的沉降性能，但也会引入水平磁场对磁流变液沉降进行干扰，出现测量误差；CN109709156A采用测量磁流变液横向的电阻来测量沉降性能，但是在测量过程中会引入电场的干扰，影响磁流变液的自然沉降，产生测量的误差；沉降电势检测法、电感法等方法测量方法复杂，容易对沉降过程中的磁流变液产生干扰，不能准确地测量出沉降速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁流变液沉降速率检测装置，能够在未对磁流变液体进行干扰的情况下对磁流变液沉降速率进行测量。
本发明的另一目的是提供基于上述磁流变液沉降速率检测装置的检测方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种磁流变液沉降速率检测装置，包括激光发射器、硅光二极管、电机、磁流变液容器、底座、电机控制装置、数据处理装置和计算机；
所述磁流变液容器设置在所述底座上，所述磁流变液容器为中空圆柱体，包括同心设置的内筒和外筒，内筒和外筒之间的间隙顶部设置有磁流变液注入口，所述激光发射器位于磁流变液容器的外部，所述硅光二极管位于磁流变液容器的内筒中并紧贴内筒壁，激光发射器与硅光二极管平行设置，硅光二极管对齐于内筒的激光接收处，在激光发射器未扫描的外筒壁和硅光二极管未接收的内筒壁处分别涂覆黑色吸光涂料，所述激光发射器与所述硅光二极管的一端分别连接所述电机，所述激光发射器与所述硅光二极管的另一端分别连接所述数据处理装置，所述电机与所述电机控制装置连接，所述数据处理装置与所述电机控制装置分别连接计算机。
优选的，所述激光发射器为波长为1.9μm的激光器。
优选的，所述激光发射器和所述硅光二极管分别固定在一往复丝杠上，并可沿往复丝杠上下移动。
优选的，所述磁流变液容器通过支架固定。
本发明还提供基于上述磁流变液沉降速率检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、将经过超声分散的磁流变液通过磁流变液注入口注入磁流变液容器的内筒和外筒的间隙中，磁流变液注入完成后，记录此时磁流变液在容器内的高度，记录开始沉降的时间；
S2、利用激光发射器扫描测量磁流变液，从磁流变液的上液面开始扫描，得到初始时刻磁流变液的透光强度，电机带动激光发射器向下移动扫描，硅光二极管同时相对移动，直至磁流变液容器底部，电机控制装置控制电机的转速和时间间隔，数据处理装置采集磁流变液的透光强度；
S3、数据处理装置将测得的透光强度输入至计算机，对采集到的透光强度进行处理、作图，利用磁流变液的透光强度与磁流变液中铁磁性颗粒浓度的关系曲线得到一定时间内磁流变液的透光强度与磁流变液容器扫描高度的关系曲线，从而得到单位时间内，磁流变液中铁磁性颗粒浓度与磁流变液容器扫描高度曲线，进一步算得磁流变液的沉降速率。
优选的，所述磁流变液由载液及铁磁性颗粒组成，铁磁性颗粒的质量分数为10-30％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明在测量过程中不会对磁流变液增加外部的干扰，并能准确地测量出磁流变液的悬浮性能；
2.本发明的测试装置结构简单，成本低廉，实现自动测量。
附图说明
图1为本发明的磁流变液沉降速率检测装置的结构示意图；
图2为图1中同心圆柱磁流变液容器的结构示意图；
图3为磁流变液沉降速率检测方法的控制流程图；
图中，1硅光二极管，2激光发射器，3磁流变液注入口，4电机，5数据处理装置，6电机控制装置，7磁流变液容器，8底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种磁流变液沉降速率检测装置，包括激光发射器2、硅光二极管1、电机4、磁流变液容器7、底座8、电机控制装置6、数据处理装置5和计算机；
所述磁流变液容器7通过支架固定设置在所述底座8上，所述磁流变液容器7为中空圆柱体，包括同心设置的内筒和外筒，内筒和外筒之间的间隙顶部设置有磁流变液注入口3，本实施例采用的激光发射器2为波长为1.9μm的激光器，所述激光发射器2位于磁流变液容器7的外部，所述硅光二极管1位于磁流变液容器7的内筒中并紧贴内筒壁，激光发射器2与硅光二极管1平行设置，硅光二极管1对齐于内筒的激光接收处，在激光发射器2未扫描的外筒壁和硅光二极管1未接收的内筒壁处分别涂覆黑色吸光涂料，所述激光发射器2与所述硅光二极管1的一端分别连接所述电机4，所述激光发射器2与所述硅光二极管1的另一端分别连接所述数据处理装置5，所述电机4与所述电机控制装置6连接，所述数据处理装置5与所述电机控制装置6分别连接计算机。
作为本发明优选的实施例，所述激光发射器2和所述硅光二极管1分别固定在一往复丝杠上，在电机的带动下分别沿往复丝杠上下移动。
采用图3所示的流程图进行检测，检测方法具体包括以下步骤：
S1、将经过超声分散的磁流变液通过磁流变液注入口3注入磁流变液容器7的内筒和外筒的间隙中，磁流变液注入完成后，记录此时磁流变液在容器内的高度，记录开始沉降的时间；
S2、利用激光发射器2扫描测量磁流变液，从磁流变液的上液面开始扫描，得到初始时刻磁流变液的透光强度，电机4带动激光发射器2向下移动扫描，硅光二极管1同时相对移动，直至磁流变液容器7底部，数据处理装置5采集磁流变液的透光强度；
S3、数据处理装置5将测得的透光强度输入至计算机，对采集到的透光强度进行处理、作图，利用磁流变液的透光强度与磁流变液中铁磁性颗粒浓度的关系曲线得到一定时间内磁流变液的透光强度与磁流变液容器扫描高度的关系曲线，从而得到单位时间内，磁流变液中铁磁性颗粒浓度与磁流变液容器扫描高度曲线，进一步算得磁流变液的沉降速率。
也可根据激光检测装置通过沉降分层线时因铁磁性颗粒浓度急剧变化则透光强度也急剧变化的特征，由扫描测量得到该区域不同时刻的透光强度—扫描高度曲线来确定分层线的位置，测量一段时间沉降分层线在的位移，得到磁流变液的沉降速率；也可以由定点测量得到任意位置的透光强度—时间的关系曲线，得到铁磁性颗粒下降到该位置铁磁性颗粒浓度与时间的关系，得到该点浓度的变化速率，即磁流变液的沉降速率。
实施例1
(1)配制10wt％的磁流变液，载液为硅油，铁磁性颗粒为羟基铁粉(3-5μm)，不添加任何添加剂，进行超声分散得到磁流变液；
(2)利用上述检测装置扫描测量磁流变液，半小时扫描一次，扫描24h，得到磁流变液的透光强度－磁流变液容器扫描高度曲线；
(3)在曲线上分别找到透光强度急剧下降的拐点处(即沉降分层线)所对应的高度进而得到24h内磁流变液沉降分层线的沉降位移；
(4)计算得到内24h磁流变液沉降分层线的沉降速率，即得到一天的时间内磁流变液的沉降速率为0.35cm/h。
实施例2
(1)配制30wt％的磁流变液，载液为硅油，铁磁性颗粒为羟基铁粉(3-5μm)，不添加任何添加剂，进行超声分散得到磁流变液。
(2)利用激光检测装置扫描测量磁流变液，半小时扫描一次，扫描24h，得到磁流变液的透光强度－磁流变液容器扫描高度曲线；
(3)在曲线上分别找到透光强度急剧下降的拐点处(即沉降分层线)所对应的高度进而得到24h内磁流变液沉降分层线的沉降位移；
(4)计算得到24h内磁流变液沉降分层线的沉降速率，即得到24h的时间内磁流变液的沉降速率为0.43cm/h。
实施例3
(1)配制15wt％的磁流变液，载液为硅油，铁磁性颗粒为羟基铁粉(3-5μm)，不添加任何添加剂，进行超声分散得到磁流变液；
(2)测得磁流变液液面的初始高度20cm；
(3)利用激光检测装置定点测量高度为8cm的磁流变液，得到8cm处磁流变液的透光强度－时间曲线；
计算8cm处磁流变液磁流变液的沉降速率为0.33cm/h。
Claims (6)
1.一种磁流变液沉降速率检测装置，其特征在于，包括激光发射器(2)、硅光二极管(1)、电机(4)、磁流变液容器(7)、底座(8)、电机控制装置(6)、数据处理装置(5)和计算机；
所述磁流变液容器(7)设置在所述底座(8)上，所述磁流变液容器(7)为中空圆柱体，包括同心设置的内筒和外筒，内筒和外筒之间的间隙顶部设置有磁流变液注入口(3)，所述激光发射器(2)位于磁流变液容器(7)的外部，所述硅光二极管(1)位于磁流变液容器(7)的内筒中并紧贴内筒壁，激光发射器(2)与硅光二极管(1)平行设置，硅光二极管(1)对齐于内筒的激光接收处，在激光发射器(2)未扫描的外筒壁和硅光二极管未接收的内筒壁处分别涂覆黑色吸光涂料，所述激光发射器(2)与所述硅光二极管(1)的一端分别连接所述电机(4)，所述激光发射器(2)与所述硅光二极管(1)的另一端分别连接所述数据处理装置(5)，所述电机(4)与所述电机控制装置(6)连接，所述数据处理装置(5)与所述电机控制装置(6)分别连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变液沉降速率检测装置，其特征在于，所述激光发射器(2)为波长为1.9μm的激光器。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变液沉降速率检测装置，其特征在于，所述激光发射器(2)和所述硅光二极管(1)分别固定在一往复丝杠上，并可沿往复丝杠上下移动。
4.根据权利要求1所述的一种磁流变液沉降速率检测装置，其特征在于，所述磁流变液容器(7)通过支架固定。
5.一种基于权利要求1所述的磁流变液沉降速率检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将经过超声分散的磁流变液通过磁流变液注入口(3)注入磁流变液容器(7)的内筒和外筒的间隙中，磁流变液注入完成后，记录此时磁流变液在容器内的高度，记录开始沉降的时间；
S2、利用激光发射器(2)扫描测量磁流变液，从磁流变液的上液面开始扫描，得到初始时刻磁流变液的透光强度，电机(4)带动激光发射器(2)向下移动扫描，硅光二极管(1)同时相对移动，直至磁流变液容器(7)底部，电机控制装置(6)控制电机(4)的转速和时间间隔，数据处理装置(5)采集磁流变液的透光强度；
S3、数据处理装置(5)将测得的透光强度输入至计算机，对采集到的透光强度进行处理、作图，利用磁流变液的透光强度与磁流变液中铁磁性颗粒浓度的关系曲线得到一定时间内磁流变液的透光强度与磁流变液容器扫描高度的关系曲线，从而得到单位时间内，磁流变液中铁磁性颗粒浓度与磁流变液容器扫描高度曲线，进一步算得磁流变液的沉降速率。
6.根据权利要求5所述的磁流变液沉降速率检测装置的检测方法，其特征在于，所述磁流变液由载液及铁磁性颗粒组成，铁磁性颗粒的质量分数为10-30％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200417 |