CN204595190U - 全自动比磁化系数测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种全自动测定比磁化系数的仪器。现用的相关设备种类与数量不多，相关仪器存在着测试周期长、价格高昂、测量精度低的缺陷。它包括电磁励磁系统、磁系快速调整机构、测量支撑平台、数字测量机构、数字磁场强度测量机构、电气控制装置和自动测量软件系统，其结构简单，使用方便，能实现自动测定比磁化系数。全自动比磁化系数测定仪性能稳定，自动调节磁场环境、采集和处理传输端的数字信息，同步显示测试数据、平面直角坐标图像。本仪器测试周期短，耗电量低，测量精度高，自动生成测定报告。

Description

全自动比磁化系数测定仪

技术领域：

本实用新型涉及一种测定比磁化系数的仪器，特别是测定弱磁性物质的比磁化系数。仪器根据测定要求自动校准磁场强度、自动调节磁场强度、自动采集测量数据、自动运算处理和自动生成测量坐标图像，可选择性保存、输出完整电子文档形式的测定报告。

背景技术：

比磁化系数就是单位质量的物质在单位强度的外磁场中所产生的磁矩。它能更确切地表示物体的磁性。比磁化系数在判断物质分子中是否存在未成对电子及配合物结构类型等方面具有重要应用，比磁化系数的测定同时涉及物理学和物质结构两门学科中的磁化强度、磁感应强度、磁场强度、分子磁矩等物理量。比磁化系数作为矿物磁性强弱参数的一个重要物理量，在矿物加工磁选过程中起着不可忽视的作用，其中工艺矿物学研究提供的比磁化系数数据能切合实际地从磁性上反映和解释矿石中各矿物在具体磁选过程中的行为，这就要求比磁化系数能够快捷、简易、系统的测定。目前能够独立测定比磁化系数的测量设备并不多，其中包括磁力天平、简易比磁化系数测定仪和间接测定比磁化系数的振动样品磁强计。

磁力天平和简易比磁化系数测定仪是采用质动力法直接测得比磁化系数的仪器，虽能够测定比磁化系数，但是存在着物质测试范围小、机械测试误差大、测试周期长、测试精度低的不足之处。美国研制的VSM系列和日本研制BHV系列振动样品磁强计是根据样品在磁场空间的磁效应来间接测定物质磁化系数的，这种装置采用振动系统悬挂待测物料，使待测样品内部体积结构和整体的均以稳定性在一定程度上受到破坏，降低了测试的准确性；同时，振动装置所需的超高振动频率不易控制，使测量的控制与数据采集精度受到影响，且振动样品磁强计测试结果不直接包括比磁化系数参数，不能直接生成磁场强度—比磁化系数、磁场强度—比磁化强度坐标图像；振动样品磁强计在高磁场强度环境下测试还需要附加冷却系统，一方面会增加设备占地面积，另一方面增加能源消耗和维护费用；振动样品磁强计作为国外进口设备存在着价格昂贵的严重问题，应用的局限性限制了国内比磁化系数研究工作的进展。因此，针对现有比磁化系数测定相关仪器的不足和存在的问题，发明了一种全自动测定比磁化系数的仪器。

实用新型内容：

本实用新型就是针对上述相关比磁化系数测定仪器中存在的问题和古依法测定比磁系数公式：

${\mathrm{\χ}}_0=\frac{2l}{{\mathrm{\μ}}_0{{\mathrm{mH}}_1}^2}\mathrm{\Δ}mg$

公式中：χ₀—比磁化系数；l—物质集合体长度；μ₀—真空磁导系数；m—物质质量；H₁—物质最低端空间磁场强度；△m—物质外观质量增加量；g—重力加速度。

设计了一种测定比磁化系数的仪器。这种仪器可以较智能的在短时间内测定物质的比磁化系数并自动生成一份完整的测试报告。

根据测定要求制取待测试样品，确定包括磁场强度变化范围、磁场调节精度、样品集合体长度、数据显示精度在内的测定条件。根据古依法测定比磁化系数公式，仪器配合自动测量软件系统控制数字测量机构自动测量空样品管重m₁，取下样品管装取待测量样品后安装回样品悬挂装置，自动测量软件系统控制数字测量机构自动测量满试样管重m₂，系统自动计算样品外观质量增加量△m，按测定所需磁场强度与磁场变化类型自动测量软件系统自动调节样品所在空间磁场强度H，系统自动采集经由数字磁场强度测量机构传输的数字信息并记录于运算程序，自动测量软件系统可实现磁场强度定点或磁场强度自动步长间隔测量比磁化系数。仪器磁场强度变化范围大，当调节励磁铁芯间距为10mm，励磁线圈额定直流电压为110V时，样品测量空间磁场强度最大为2.0T，提供比磁化系数精确测量的空间磁场强度。弱磁性物质和非磁性物质比磁化系数测定设定励磁铁芯间距为10mm，保证电磁励磁系统能提供弱磁性和非磁性物质测定所需的较高磁场强度；强磁性物质比磁化系数测定设定励磁铁芯间距为50mm,在保证测定所需磁场强度的条件下尽可能加励磁铁芯间距，进而降低强磁性矿物材料在较高磁场环境下的磁化程度。比磁化系数自动测量软件系统在保证测定程序稳定的同时，系统界面自动同步显示测试结果和测定坐标图像，用户可选择性保存、输出、打印测定结果文件或完整测定报告。

本实用新型采用如下技术方案：

一种全自动比磁化系数测定仪，主要包括电磁励磁系统、磁系快速调整机构、测量支撑平台、数字测量机构、数字磁场强度测量机构、样品悬挂装置，电气控制装置和自动测量软件系统，电磁励磁系统通过安装的多功能万向脚轮平置在地面，磁系快速调整机构安装在电磁励磁系统两侧，测量支撑平台独立放置于电磁励磁系统正上方，数字测量机构安装在测量支撑平台上，数字磁场强度测量机构置于电气控制装置内部，样品悬挂装置连接数字测量机构。

所述的电磁励磁系统由磁系座、多功能万向脚轮、导磁板、励磁线圈、励磁铁芯、铁芯间距标尺、便于观察的水平仪和磁系吊耳组成，电磁励磁系统的励磁线圈对称式固定在导磁板内部，励磁铁芯对称式插入励磁线圈，铁芯间距标尺卡在两个励磁线圈中间，水平仪固定在上方的导磁板中心位置，其中磁系座采用空箱式设计，一方面减轻了电磁励磁系统的自身重量，另一方面预留了配件存放空间；多功能万向脚轮采用方便移动和易于水平调节相结合的设计；导磁板选用超高导磁性能的导磁材料；励磁 线圈实现自冷式冷却，温升高到100℃；励磁铁芯为防止表面生锈影响其性能，表面镀锌处理。

所述的磁系快速调整机构内置铁芯空心轴、自润滑止推垫片、自润滑翻遍轴承、螺旋轴、压盖，两侧安装对称式的手轮组件，励磁铁芯由键配合方式固定在铁芯空心轴上，通过压盖对空心轴内部进行封闭，通过调节手轮组件，调节励磁铁芯间距，实现手动大幅度控制比磁化系数测定所需空间磁场强度。

所述的测量支撑平台底端四角安装兼具水平调节功能的多功能万向脚轮，测量支撑平台上板面安装数字测量机构的坐标调节装置、高精度Z轴微调装置和数字测量机构的运行轨道，其中数字测量机构位于平台上的运行轨道中，便于大幅度前后方位移动数字测量机构。

所述的数字测量机构包括内置于数字测量机构的数字测量机芯、数字电路板和外置于数字测量机构的数据传输端。数字测量机构可检测到0.0001g的外观质量改变量，测量数据通过数据传输端快速传输到PC端进行分析、运算和处理。

所述的数字磁场强度测量机构由一台高精度数字磁场强度测量仪和置于磁系铁芯中心的自校准霍尔探头组成。高精度数字磁场强度测量仪具有峰值锁定功能、磁场空间温度显示功能、多磁场强度单位显示功能和自动相对/绝对磁场校准功能，自校准霍尔探头内置温度感应原件，实时监测磁场空间环境温度值。

所述的样品悬挂装置包括连接装置和样品管，连接装置和样品管均采用高分子聚合材料加工而成，对空间磁场环境没有影响，避免了自身材料对测定结果的影响。

所述的电气控制装置内置励磁电源输入端、交流变压器、电气整流模块、远程集控模块和模拟电源输出模块，外置励磁控制开关、状态指示灯、远程/现场集控开关、磁场强度手动调节器和同步参数数字显示屏幕。励磁线圈输入最高电压为110V直流电压，控制励磁线圈最大电流为12.0A，保证了测定比磁化系数所需的可变磁场强度。

所述的自动测量软件系统通过RS232串口或USB数据连接远程控制和传输数字信息，界面同步显示各端口通讯状态、数字测量机构实时数据、测试环境温度、比磁化系数测定结果，自动测量软件系统能按测量需求自动校准磁场强度、自动调节磁场强度，自动读取数字测量机构和数字磁场强度测量机构的数字信息，并对数据自动进行分析、运算，实现比磁化系数的自动测量并生成比磁化系数测定报告，其中电磁励磁系统磁场强度的反馈调节与控制、数字测量机构的控制与数据传输、数字磁场强度测量机构的控制与数据传输和比磁化系数的准确测定均由PC端自动测量软件系统完成。

采用上述技术方案的实用新型与现有技术相比，能够直接且自动测 定比磁化系数，比磁化系数测定值精度可高达1.0×10^-9m³/kg,电磁励磁系统为手动可调节励磁铁芯设计，能够适应强磁性、弱磁性和非磁性物质的比磁化系数测定；励磁调节模式分为电气控制装置手动调节和自动测量软件系统自动调节两种方式，能够适用多种环境下的比磁化系数测定；数字测量机构与磁场强度测量机构均采用高精度数字自动传输技术，代替了以往比磁化系数测定仪器的手动计数和手动运算方式，缩短了现有相关设备的测试周期。本实用新型对测试物质状态要求程度低，测试物质状态可分为液体和粉末状；与其它相关设备相比，本实用新型克服了国内外同类设备价格昂贵的问题；同VSM系列、BHV系列振动样品磁强计和简易比磁化系数测定仪、机械式磁力天平相比，本实用新型作为结构简单且易操作的测定仪器可以普遍应用到相关科研机构、高校实验室等。

附图说明：

图1、图2、图3是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例详述本实用新型：

一种全自动比磁化系数测定仪，包括电磁励磁系统15、磁系快速调整机构6、测量支撑平台11、数字测量机构2、数字磁场强度测量机构41、样品悬挂装置3，电气控制装置43和自动测量软件系统。电磁励磁系统15两侧安装磁系快速调整机构6，测量支撑平台11独立放置于电磁励磁系统15正上方，数字测量机构2安装在测量支撑平台11上，数字磁场强度测量机构41置于电气控制装置43内部，样品悬挂装置3连接数字测量机构2。

所述的电磁励磁系统15由磁系座17、多功能万向脚轮18、导磁板13、励磁线圈14、励磁铁芯4、铁芯间距标尺5、水平仪12、磁系吊耳29固定构成。其中，磁系座17为内部空箱式磁系座，励磁线圈14的接线板内置在磁系座17空箱中，电源线输入孔7分别设计在磁系座17空箱的两侧，可根据电源线方位选择进线输入孔；多功能万向脚轮18采用多功能设计，多功能万向脚轮18安有可升降支撑座，移动电磁励磁系统15时将支撑座升起，固定电磁励磁系统15调节其水平时，可通过调节安装在磁系座17底部的三个多功能万向脚轮18的支撑座配合水平仪12调节电磁励磁系统15的水平；导磁板13闭合方式固定在磁系座17上，采用超高导磁性能的导磁材质充分减少了磁场空间的漏磁；励磁线圈14实现自冷却散热，温升可高达100℃，保证了高磁场强度下励磁线圈14工作性能的稳定性；励磁铁芯4表面经镀锌处理后可有效防止励磁铁芯4生锈，使励磁铁芯4工作性能得到保障；铁芯间距标尺5固定在励磁铁线圈14的保护盒上方中心处，其刻度值达0.5毫米，调节磁系快速调整机构6微调励磁铁芯4的间距时，对照铁芯间距标尺5可保证励磁铁芯4间距的准确性；磁系吊耳29用于电磁励磁系统15的吊装和运输，保证高质量电磁励磁系统15的装运和垂直高度大范围升降的便携性。

所述的磁系快速调整机构6由铁芯空心轴31、自润滑止推垫片32、自润滑翻遍轴承21、螺旋轴30、压盖22和手轮组件16构成，励磁铁芯4由键配合方式固定在铁芯空心轴31上，通过压盖22、自润滑止推垫片32对铁芯空心轴31和自润滑翻遍轴承21内部进行封闭，通过旋转手轮组件16调整励磁铁芯4的间距，可实现手动、大幅度控制比磁化系数测定所需空间磁场强度。

所述的测量支撑平台11底端四角安装同磁系座17底端一样的多功能万向脚轮8，可实现移动和调节水平的双项功能，测量支撑平台11上板面安装数字测量机构2的坐标调节装置9、高精度Z轴微调装置1和水平仪27构成，其中数字测量机构2位于平台上的运行轨道28之中，便于大幅度前后调节数字测量机构2。

所述的数字测量机构2包括内置于数字测量机构2的高精度数字测量机芯25、数字电路板26和外置于数字测量机构2的数据传输端24，数字信息通过数据传输端24快速传输到PC端进行分析、运算和处理。

所述的样品悬挂装置3由连接装置49和样品管50组成，为减轻其自身重量均采用高分子聚合材料加工而成。

所述的数字磁场强度测量机构由一台高精度数字磁场强度测量仪41和置于磁系铁芯中心的霍尔探头19组成，其中高精度数字磁场强度测量仪41为节省空间内置于电气控制装置43中。高精度数字磁场强度测量仪41具有峰值锁定功能、磁场空间温度显示功能、多磁场强度单位显示功能和自动相对/绝对磁场校准功能，霍尔探头19内置温度感应原件，实时监测磁场空间环境温度值，PC端可控制和调节数字磁场强度测量机构并将所采集到的数字信息通过数据传输端传输到PC端。

所述的电气控制装置43由内置380V交流电源输入端47、自保护空气隙开关42，交流变压器48、电气整流模块47、远程集控模块46、模拟电压传输模块45和数字磁场强度测量仪41，外置励磁控制按钮38、磁场强度手动调节器40、电压显示屏幕35和电流显示屏幕34组成。励磁线圈14输入电压为110V直流电压，控制励磁线圈14最大电流为12.0A，保证了测定比磁化系数所需的可变磁场强度。当闭合自保护空气隙开关42时，电气控制装置启动，点按励磁控制按钮38时，实现励磁接通功能，此时励磁指示灯37点亮；点按退磁按钮39时，控制励磁线圈退磁，此时退磁指示灯36点亮；远程/现场控制旋钮33可实现现场与远程控制模式的自由切换；现场手动模式下测量比磁化系数时通过调节磁场强度手动调节器40可实现调节线圈的电流大小，进而实现磁场强度的手动调节。

所述的自动测量软件系统可自动校准磁场强度、自动控制数字测量机构2、自动控制数字磁场强度测量仪41、自动采集实时数据、自动显示测量结果、自动绘制坐标图像，自动测量软件系统可设定试验模式、磁场强度变化范围、磁场强度自动调节步长、磁场调节精度在内的测试参数， 界面同步显示各端口通讯状态、数字测量机构实时数据、测试环境温度、比磁化系数测定结果、平面直角坐标图像，自动测量软件系统能够选择性输出、打印测试文件和测试报告。

所述的全自动比磁化系数测定仪来测定比磁化系数的方法，步骤如下：

1.开启电源，按规定连接好数据传输线，在PC端安装好自动测量软件系统。

2.闭合自保护空气隙开关42、数字测量机构2、数字磁场强度测量仪41的开关，打开自动测量系统。

3.按要求校准数字测量机构2、数字磁场强度测量仪41，按测定要求调整好励磁铁芯4的间距，软件系统下自动进行磁场控制修正。

4.软件系统下自动测量密封空试样管装置质量，通过旋转样品管连接装置取下样品管，装取事先制取的粉末状或液体状待测样品并密封。

5.软件系统下，自动测量满试样管装置质量，待测量完毕后，按比磁化系数测定要求设置包括测量样品集合体长度、测定所需磁场环境、磁场调节精度、测定结果显示精度等相关参数。

6.软件系统下，自动测定待测样品比磁化系数，保存测定数据、测试图像，输出详细的比磁化系数测定报告。

Claims (3)

1.一种全自动比磁化系数测定仪，包括电磁励磁系统、磁系快速调整机构、测量支撑平台、数字测量机构、数字磁场强度测量机构、样品悬挂装置，电气控制装置和自动测量软件系统，电磁励磁系统通过安装的多功能万向脚轮平置在地面，磁系快速调整机构安装在电磁励磁系统两侧，测量支撑平台独立放置于电磁励磁系统正上方，数字测量机构安装在测量支撑平台上，数字磁场强度测量机构置于电气控制装置内部，样品悬挂装置连接数字测量机构，其特征在于：所述的电磁励磁系统的励磁线圈对称式固定在导磁板内部，励磁铁芯对称式插入励磁线圈，铁芯间距标尺卡在两个励磁线圈中间，水平仪固定在上方的导磁板中心位置；所述的磁系快速调整机构内置铁芯空心轴、自润滑止推垫片、自润滑翻遍轴承、螺旋轴、压盖，两侧安装对称式的手轮组件；所述的测量支撑平台底端四角安装多功能万向脚轮，测量支撑平台上板面安装数字测量机构的坐标调节装置、高精度Z轴微调装置和数字测量机构的运行轨道；所述的数字测量机构包括内置于数字测量机构的数字测量机芯、数字电路板和外置于数字测量机构的数据传输端；数字磁场强度测量机构由一台高精度数字磁场强度测量仪和置于磁系铁芯中心的自校准霍尔探头组成；所述的样品悬挂装置由连接装置和样品管构成；所述的电气控制装置内置励磁电源输入端、交流变压器、电气整流模块、远程集控模块和模拟电源输出模块，外置励磁控制开关、状态指示灯、远程/现场集控开关、磁场强度手动调节器和同步参数数字显示屏幕；所述的自动测量软件系统可自动校准磁场强度、自动调节磁场强度，自动读取数字测量机构和数字磁场强度测量机构的数字信息，实现比磁化系数的自动测量并生成完整测定报告。

2.根据权利要求1所述的全自动比磁化系数测定仪，其特征在于：磁场强度变化范围大，当调节励磁铁芯间距为10mm，励磁线圈额定直流电压为110V时，样品测量空间磁场强度最大为2.0T，提供比磁化系数精确测量的空间磁场强度。

3.根据权利要求1所述的全自动比磁化系数测定仪，其特征在于：电磁励磁系统磁场强度的反馈调节与控制、数字测量机构的控制与数据传输、数字磁场强度测量机构的控制与数据传输和比磁化系数的准确测定均由PC端自动测量软件系统完成。