1.一种单颗磁性磨粒磁场力测量方法,
其特征在于,所用装置包括工作台、永磁极、磁极夹持机构、三轴移动机构、磨粒存储器、磁性磨粒及电子天平;所述三轴移动机构设于电子天平上且能沿X、Y、Z三轴移动,工作台固定在电子天平上,测量时磁极夹持机构将永磁极夹持固定在工作台上;磁性磨粒放置在磨粒存储器内,磨粒存储器固定在三轴移动机构上,磨粒存储器位于永磁极的上方,通过三轴移动机构调节磁性磨粒与永磁极间的间隙;
所述工作台设有T型槽,磁极夹持机构安装在T型槽上,能够沿T型槽横向移动;
所述磁极夹持机构包括三角规与定向键,定向键与工作台的T型槽配合滑动连接,定向键与三角规通过螺栓连接,在测量时通过螺母与螺栓把三角规固定在工作台上;
所述三轴移动机构包括X轴滑台机构、Y轴滑台机构与Z轴滑台机构;X轴滑台机构安装在电子天平上,X轴滑台机构能沿X轴移动,Y轴滑台机构安装在X轴滑台机构上,Y轴滑台机构能沿Y轴移动,Z轴滑台机构安装在Y轴滑台机构上,Z轴滑台机构能沿Z轴移动;
所述X轴滑台机构包括X轴滑台千分尺、X轴滑台千分尺支座、X轴滑台底座、X轴滑台导轨、X轴滑台锁紧螺丝及中间连接板;中间连接板与X轴滑台底座之间通过X轴滑台导轨配合滑动连接,X轴滑台千分尺位于X轴滑台千分尺支座上并固定于X轴滑台底座的一侧,X轴滑台锁紧螺丝位于与X轴滑台千分尺所对应的X轴滑台底座另一侧;
所述Y轴滑台机构包括Y轴滑台千分尺、Y轴滑台千分尺支座、Y轴滑台工作台面、Y轴滑台导轨及Y轴滑台锁紧螺丝;Y轴滑台工作台面与中间连接板之间通过Y轴滑台导轨配合滑动连接,Y轴滑台千分尺位于Y轴滑台千分尺支座上并固定于中间连接板的一侧,Y轴滑台锁紧螺丝位于与Y轴滑台千分尺所对应的中间连接板另一侧;
所述Z轴滑台机构包括Z轴滑台千分尺、Z轴滑台千分尺支座、Z轴滑台底座、Z轴滑台工作台面、Z轴滑台导轨、Z轴滑台锁紧螺丝及Z轴滑台支架;Z轴滑台支架的底部通过螺栓固定在Y轴滑台工作台面上,Z轴滑台底座通过螺栓固定在Z轴滑台支架的上部,Z轴滑台工作台面与Z轴滑台底座之间通过Z轴滑台导轨配合滑动连接,Z轴滑台千分尺位于Z轴滑台千分尺支座上并固定于Z轴滑台底座的一侧,Z轴滑台锁紧螺丝位于与Z轴滑台千分尺所对应的Z轴滑台底座另一侧;
还包括连接杆与连接块;磨粒存储器与连接杆底部相连接,连接杆的顶部通过螺栓固定在连接块中间的凹槽内,连接块通过螺栓固定在三轴移动机构上;
所述磨粒存储器为球形,包括上壳体与下壳体,上壳体与下壳体通过螺纹连接,可拆卸;
所述电子天平采用精密电子天平,精确到0.001克;
具体包括如下步骤:
1)启动电子天平并置零;
2)永磁极为扁圆柱形,将永磁极放在工作台上并通过磁极夹持机构进行固定,调整磨粒存储器的水平位置,使其位于永磁极的正上方10mm处,测得永磁极的质量m0;
3)将磁性磨粒填满磨粒存储器,当电子天平稳定后记下示数m1,则磨粒存储器中所有磁性磨粒所受的磁场力为:Fm1=Δm • g=(m0‑m1) • g (1)2
公式(1)中,g为重力加速度,单位:m/s;
设单颗磁性磨粒的粒径为d1,球形磨粒存储器的直径为d2;
单颗磁性磨粒与球形磨粒存储器体积比为:
公式(2)中,d1为单颗磁性磨粒的粒径,d2为球形磨粒存储器的直径,单位:mm;
单颗磁性磨粒所受的磁场力为:
F1=kFm1 (3)
公式(3)中,k为单颗磁性磨粒与球形磨粒存储器体积比例系数,Fm1为球形磨粒存储器中所有磁性磨粒所受的磁场力,单位:N;
通过公式(3)计算出单颗磁性磨粒在磁场中所受的磁场力;
4)逆时针转动Z轴滑台千分尺一周,使得磨粒存储器与永磁极的间隙减少0.5mm,当电子天平稳定后记下示数m2,磨粒存储器中所有磁性磨粒所受的磁场力为:Fm2=Δm • g=(m0‑m2) • g (4)2
公式(4)中,g为重力加速度,单位:m/s;
单颗磁性磨粒所受的磁场力为:
F2=kFm2 (5)
公式(5)中,k为单颗磁性磨粒与球形磨粒存储器体积比例系数,Fm2为间隙9.5mm时磨粒存储器中所有磁性磨粒所受的磁场力,单位:N;
依次调整磨粒存储器与永磁极间的间隙,每次Z轴滑台千分尺逆时针旋转一周,间隙距离减少0.5mm,直至调整到磨粒存储器与永磁极相接触,间隙为0,总计旋转20次,距离为
10mm;
重复测量20次,得出20组磁性磨粒在Z轴方向上不同间隙的磁场力F1‑F20,即可得到一条磁场力关于测量间隙变化的曲线,建立磁性磨粒受到的磁场力大小与磁性磨粒位置的函数关系。