CN103323377B - 导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置。测试方法是先建立沉降物导热率与浓度或密度的关系，然后测试样品沉降物的导热率与沉降时间的关系，并将其转换为沉降物浓度或密度与沉降时间的关系，最后计算沉降速率和沉降状态。装置的样品池盛装样品，测试探头***样品中，由温度控制***调控样品池的温度，可调加热电源与感应探头中的电加热丝相连，信号放大器经多路选择器与温度传感器相连，滤波器、模数转换器、微控制单元依序连接，输入模块、存储单元、通信单元、显示单元、打印单元都与微控制单元相连，供电单元连接着可调加热电源和微控制单元。此方法和装置用于如磁流变液等固液两相混合物的沉降稳定性在线分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置，更准确地说是涉及一种基于固液两相混合物沉降过程中沉降物的导热率变化测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置。
背景技术
固液两相混合物是指固体颗粒分散在液体中所形成的混合物，普遍存在于智能流体、强化传热流体、化学工程中；由于固液两相存在密度差，固液两相混合物是热力学不稳定体系，沉降是它们的共同特点，例如，硅油基羰基铁粒子磁流变液材料，固体羰基铁粒子密度为7.8g/cm3左右，液体硅油的密度为0.96g/cm3左右，固液密度差极大，羰基铁粒子的沉降趋势非常明显。事实上，沉降问题是长期制约磁流变液工程应用的瓶颈。因此，测试磁流变液的沉降速率和沉降状态，对磁流变液的基础研究和工程应用都是必不可少的重要工作。类似的固液两相混合物，如电流变液材料、纳米流体、磁流体等都同样需要测试它们的沉降速率和沉降状态，特别是它们在工程应用中，监测它们的沉降状态，对基于这类材料的器件的安全运行至关重要。
目前，用于测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法主要为“观察法”（Hai BinCheng,etal.,Journal of Applied Physics,2010,107,507-510;Hai Bin Cheng,et al.,Smart Materials&Structures,2009,18,085009），“观察法”是通过肉眼观测固液两相混合物沉降过程中清液析出量，由清液析出量与待测固液两相混合物的总体积之比计算它的沉降率，此方法不能测试沉降物的状态，也不适合定量测试沉降速率。此外，对液体为不透明，或颜色与固体颜色相近的固液两相混合物，观察法就不适用（凌智勇等,功能材料,2011,42,481-483）；此外，人们也开发了“电感法”（Chen L S,et al.,Review of Scientific Instruments,2003,74,7,3566-3569；Gorodkin S R,et al.，Review of Scientific Instruments,2000,71,6,2476-2480；陈乐生等，仪表技术与传感器,2001,10,50-54）、“沉淀物硬度法”（Munoz B C,et al.,2003,US6203717）、“刮刀法”、“阻尼器试验法”（Iyengar,et al.,2003,US6508108）等，其中，应用较多的是“电感法”。“电感法”与“观察法”的测试基本思路是相同的，测试对象都是磁流变液沉降后析出的清液，只不过“电感法”是借助了电感仪和位移测试仪记录固液两相混合物沉降过程中固液分界线的位移速率，计算固液体系沉降速度，虽然采用了仪器记录，结果的准确性较观察法有所提高，但是，它仍然不能测试固液两相混合物的沉降状态，也不能测试器件中固液两相混合物的沉降速率（Gorodkin S R,et al.,Review of Scientific Instruments,2005,71,2476-2480）。“沉淀物硬度法”是通过取出沉淀物，测试其硬度，推测沉降物是否能够再分散，不能测试沉降速率，而且，此方法比较复杂，对取样和硬度测试的要求很高，结果依赖于测试者的经验，显然，它不适合定量测试沉降状态，也不适合应用于实际工程中（MunozBC,et al.,2003,US6203717）。“刮刀法”是采用刮刀将沉淀物再分散，根据再分散的难易程度划分为软沉淀或硬沉淀（关新春等,功能材料与器件学报,2004,10,115-119），此方法仅能用于定性比较固液两相混合物沉降后沉降物再分散的难易，不能定量测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态。“阻尼器试验法”，是利用阻尼器的力学特性测试，由力学特性变化判断是否形成了板结的硬沉淀（Iyengar,et al.,2003,US6508108），此方法也不能测试出固液两相混合物的沉降速率和沉降状态。此外，US5809825公开了一种确定粒子在液体样品中的沉降速率的方法和装置，但也不能测试出固液两相混合物的沉降状态（Howard C J,etal.,1998,US5809825）。到目前为止，还没有一套合适的方法和装置能适应于固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的测试。
本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置，是为了解决固液两相混合物的沉降速率和沉降状态测试难题，提出的一整套解决方案，对有关固液两相混合物材料的研制、性能表征和工程应用都有非常重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置，更确切地说是提供一种基于固液两相混合物的导热率变化，测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置，应用于以磁流变液为代表的固液两相混合物的沉降速度和沉降状态的测试。
本发明人针对现有的方法难以定量测试固液两相混合物沉降速率和沉降状态的问题，***研究了固液两相混合物的沉降过程，以及现有测试方法和装置的优点和局限性，发现传统的“观察法”和“电感法”，通过测试析出清液比例和固液界面位移速率计算沉降率和沉降速度，并不能全面真实地反映固液两相混合物的沉降速率和沉降状态，特别是不能告之沉降物的浓度或密度增大到何种程度，对磁流变液而言，则不能告之沉降物是否接近或达到最大沉降状态，是否形成了难以通过简单方法再分散的“板结”的硬沉淀。本发明人经过***研究还发现，固液两相混合物沉降的本质是固液两相混合物的沉降物浓度和密度等发生了变化，测试固液两相混合物沉降速率和沉降状态的根本在于定量测试固液两相混合物的沉降物的浓度或密度的变化速率和变化程度；本发明人还发现：固液两相混合物的沉降物的导热率与沉降物的浓度和密度有直接关系，并且通过测试固液两相混合物沉降物的导热率的变化速率和变化程度，可以很好地反映固液两相混合物的沉降物的浓度和密度的变化速率和变化程度，而且可以通过测试系列已知浓度或密度的固液两相混合物之导热率，建立导热率与浓度或密度之间的对应关系，从而将固液两相混合物的沉降物的导热率随沉降时间变化的关系，转换为固液两相混合物的沉降物的浓度或密度随沉降时间变化的关系，进而计算出固液两相混合物的沉降物的浓度或密度随沉降时间变化的速率和程度，还可以直接用固液两相混合物的沉降物的导热率随沉降时间变化的速率和程度代表固液两相混合物的沉降物的浓度或密度随沉降时间变化的速率和程度，也即是说可以通过测试固液两相混合物沉降物的导热率随沉降时间变化的速率和程度，表示固液两相混合物的沉降速率和沉降程度，与固液两相混合物的沉降物的浓度或密度随沉降时间变化的速率和程度的趋势是一致的。
基于本发明人的研究结果，本发明的技术方案如下：导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，该方法通过测试固液两相混合物沉降过程中沉降物的导热率变化速率计算固液两相混合物的沉降速率，通过测试固液两相混合物沉降过程中沉降物的导热率变化程度计算固液两相混合物的沉降状态。
本发明所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率的方法，是测试待测固液两相混合物的沉降物的导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，对k与t关系图进行数据分析，导热率k对沉降时间t的一阶导数dk/dt就为对应某沉降时刻t的瞬时导热率变化速率ν，取某段沉降时间内的沉降物导热率k对沉降时间t进行线性拟合分析，求得的斜率就是这段沉降时间内的平均导热率变化速率，导热率变化速率大小与沉降速率大小是成正比的，因而，导热率速率可以间接反映沉降速率，或者将k与t关系图转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或转换为沉降物的密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图，计算出沉降物的浓度增长速率或密度增长速率，即是固液两相混合物的沉降速率。
具体方法如下：测试已知浓度（Φ1,Φ2, ,Φn）或密度（ρ1,ρ2, ,ρn）的标准固液两相混合物的导热率，建立固液两相混合物的沉降物导热率k与浓度Φ或密度ρ之间的对应k与Φ或者k与ρ关系，依此关系，将待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或转换为沉降物密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图；对待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ随沉降时间t变化的关系图进行分析，沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ对沉降时间t的一阶导数dΦ/dt或dρ/dt就是对应某沉降时刻的瞬时沉降速率ν，某段沉降时间内的沉降物浓度Φ或密度ρ对沉降时间t进行线性拟合，求得的斜率就是这段沉降时间内的平均沉降速率。
本发明所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降状态的方法，是测试待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，将某沉降时间对应的导热率k与最大沉降状态的沉降物导热率kmax进行比较，计算出沉降物接近最大沉降状态的接近率，表明沉降物接近最大沉降状态；或者将待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或沉降物密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图，计算出沉降物的浓度增长率或密度增长率，并将某沉降时间对应的沉降物浓度Φ或密度ρ与最大沉降状态的沉降物浓度Φmax或密度ρmax进行比较，计算出沉降物接近最大沉降状态的接近率，表明沉降物接近最大沉降状态。
具体方法如下：测试已知固体颗粒浓度（Φ1,Φ2, ,Φn）或密度（ρ1,ρ2, ,ρn）的标准固液两相混合物的导热率，建立固液两相混合物的沉降物导热率k与浓度Φ或密度ρ之间的对应k与Φ或k与ρ关系，依此关系，将待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或转换为沉降物密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图；计算出此沉降时间对应的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ，进一步将此沉降时间对应的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ与沉降时间为零时对应的沉降物浓度Φ0或沉降物密度ρ0进行比较，计算出沉降物的浓度增长程度和密度增长程度，并将此沉降时间对应的沉降物浓度或沉降物密度与此固液两相混合物达到最大沉降状态时的沉降物浓度或沉降物密度进行比较，计算出固液两相混合物在此沉降时间对应沉降物接近最大沉降状态的接近率，表明沉降物接近最大沉降状态。
本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置（参见图1），包括：样品池1、温度控制***2、固液两相混合物3、感应探头4、可调加热电源5、信号放大器6、滤波器7、模数转换器8、微控制单元9、输入模块10、存储单元11、通信单元12、显示单元13、打印单元14、供电单元15；样品池盛装固液两相混合物样品，感应探头***固液两相混合物样品中，样品量足以保证固液两相混合物达到最大沉降状态时的沉降物能完全埋没***的感应探头，可调加热电源5与感应探头中的电加热丝18相连，信号放大器6经多路选择器20与感应探头中的温度传感器19相连，所述的滤波器7、模数转换器8、微控制单元9依序连接，输入模块10、存储单元11、通信单元12、显示单元13及打印单元14均与微控制单元相连，供电单元15连接可调加热电源5和微控制单元9。
所述的感应探头有两种形式（参见图2、图3），一种形式是双套管结构感应探头，由电加热丝18、多个温度传感器19、第1金属套管16和第2金属套管17组成，电加热丝18封装在第1金属套管16内，多个温度传感器19封装在第2金属套管17内，并等距排列在套管的不同位置，第1和第2金属套管内填充导热性优良且绝缘的填充物21；另一种形式是单套管结构感应探头，由电加热丝18、温度传感器19和金属套管22组成，其电加热丝和温度传感器集合于一体封装在一个金属套管22内，金属管套内填充导热性优良且绝缘的填充物21。感应探头内的电加热丝与可调加热电源5相连接，并可调节加热功率，感应探头内的温度传感器经多路选择器20与信号放大器6连接，再经滤波器7、模数转换器8、微控制单元9依序连接。
本装置可以连续或间断地原位测试固液两相混合物沉降过程中的沉降物的导热率随沉降时间变化的关系，测试过程不影响沉降过程，更不会破坏沉降物的组成和结构，实现了原位测试，还可以通过微控制单元将导热率变化速率和变化程度，转换为沉降物浓度或密度的增长速率和增长程度，直接得到沉降速率和沉降状态的测试结果；本发明的方法和装置，通过多种实例进行了验证，证明了本发明的可行性和先进性，并成功应用于磁流变液、纳米流体的沉降速率和沉降状态测试。
所述的样品池既可以是专为实验设计制作的容器，也可以是盛装固液两相混合物的器件之筒体，如磁流变液阻尼器，其形状可以是任意形状，或圆柱形、或长方体形、或正方体形、或单层、或带夹套的双层、或带夹套的多层，其材料可以是任意材质，或玻璃、或金属、或合金、或陶瓷、或木材、或高分子材料、或复合材料、或混凝土。
所述的温度控制***是用于保证待测固液两相混合物维持在设定的测试温度条件许可变化范围之内，可以是水浴控制温度体系、或油浴控制温度体系、或沙浴控制温度体系、或冰水浴控制温度体系、或水蒸气浴控制温度体系、或电热套控制温度体系、或电阻丝控制温度体系、或冷热空气控制温度***，也可以是空调***。
所述的通信单元12实现数据传输的方式主要包括以下几种形式：①通过存储设备保存或转移，包括U盘、光盘、硬盘、软盘、存储卡、记忆棒，②通过有线传输，包括光纤、光缆、数据线、同轴电缆、双绞线、导线，③通过无线传输，包括无线电、卫星、微波、蜂窝网络；单个、两个或两个以上的本发明测试装置的测试结果，可以通过通信单元与远程监测中心进行有线或无线联接，实现远程测试和监控。
本发明公开的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的测试步骤如下：
将待测固液两相混合物加入到样品池中，开启供电单元，调节温度控制***使温度维持在设定温度，从样品池底部***感应探头，若是水平放置的器件，则从器件的侧面***到固液两相混合物的沉降物中，通过可调加热电源调节感应探头内的电加热丝到设定的功率，启动测试开关，信号放大器将感应探头内的温度传感器测得的电信号进行放大，并由滤波器进行滤波处理，再由模数转换器8转换成数字信号，得到的数字信号由微控制单元进行数据处理，得到固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的关系图，通过输入模块输入一组工作曲线的实验参数(Φ1,k1),(Φ2,k2),,(Φn,kn)或(ρ1,k1),(ρ2,k2), ,(ρn,kn)，以及沉降时间为零时对应的沉降物导热率k0、沉降物浓度Φ0或沉降物密度ρ0，和最大沉降状态对应的沉降物导热率kmax、沉降物浓度Φmax或沉降物密度ρmax，经过微控制单元进行数据处理，将固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的k与t关系图和数据系列转换为固液两相混合物的沉降物浓度随沉降时间变化的Φ与t关系图和数据系列，或转换为固液两相混合物的沉降物密度随沉降时间变化的ρ与t关系图和数据系列，然后进一步对结果进行数据分析，计算出固液两相混合物的沉降物浓度增长速率或密度增长速率，也即是固液两相混合物的沉降速率；同时，计算出沉降时间为t时刻固液两相混合物的沉降物导热率、沉降物浓度或沉降物密度，以及沉降物的导热率增长率、浓度增长率或密度增长率、沉降物接近最大沉降状态的接近率；微控制单元处理得到的实验结果可以存储在存储单元，也可以经过通信单元12与远程监测中心24联接，也可以传输给显示单元13或打印单元14；单个、两个或两个以上的本发明的测试装置23测试得到的数据可以通过通信单元12与远程监测中心24进行有线或无线联接，从而实现远程测试和监控。
本发明所述的固液两相混合物是指由固体颗粒和液体组成的混合物，近似假定固体颗粒不溶于液体中，或者是固体颗粒在液体中的溶解可忽略不计，如磁流变液、电流变液、磁流体、纳米流体、矿物浮选体系、化学沉淀体系、包络化合物浆等。
所述的导热率变化速率是指某段沉降时间内，或某个沉降时刻，固液两相混合物的沉降物的导热率随沉降时间变化的速率。
所述的沉降速率是指某段沉降时间内，或某个沉降时刻，固液两相混合物沉降物的浓度或密度发生变化的速率。
所述的导热率变化程度是指某段沉降时间内，或某个沉降时刻，固液两相混合物沉降物的导热率随沉降时间变化的程度，包括沉降物的导热率增加值、沉降物的导热率增长率，以及以导热率表示的沉降物接近最大沉降状态的接近率。
所述的沉降状态是指某段沉降时间内，或某个沉降时刻，固液两相混合物发生沉降后，沉降物的浓度或沉降物的密度发生变化的状态，包括沉降物的浓度值或密度值、沉降物的浓度增长率或密度增长率，以及沉降物接近最大沉降状态的接近率。
所述的沉降物，是指在容器底部的部分固液两相混合物，不论是否发生沉降，也不论发生沉降程度如何，都将容器底部的那部分固液两相混合物称之为沉降物；测试固液两相混合物的沉降物导热率与浓度或密度对应关系的工作曲线，建立固液两相混合物的导热率与浓度或密度之间的对应数学关系时，对系列已知浓度或密度的固液两相混合物标准样品，测试前进行了充分搅拌，使之成为均匀的悬浮液，固体粒子均匀分散且悬浮在液体中，容器中的固液两相混合物没有浓度梯度和密度梯度，不管从容器底部取样，还是从容器上部取样，在保证测试过程中不发生影响测试结果的沉降的前提下，快速测试出的导热率结果是相同的；因此，为了叙述方便和统一，本发明仍然将即使没有沉降的固液两相混合物称作沉降物，只是沉降程度为零而已。如磁流变液，沉降初期，或者说沉降时间为零时，容器中上下固液两相混合物的浓度和密度都是相同的，在容器底部的固液两相混合物，也称沉降物，但其浓度和密度与固液两相混合物的初始浓度和密度相同，发生沉降后，容器中固液两相混合物的浓度和密度发生变化，形成从上而下的浓度梯度和密度梯度，上部浓度和密度变小，底部浓度和密度变大，此时容器底部的沉降物浓度和密度变大，实际测试的结果是沉降物的平均浓度和平均密度。
所述的沉降物浓度是指沉降物中固体颗粒含量；所述的沉降物密度，是指单位体积内固液两相混合物沉降物的总质量；测试沉降物的导热率，可以采用传统的导热率测试装置测试，最好采用本发明的专用方法测试，简单地说是从盛装固液两相混合物容器的底部直接***针状感应探头，连续或间断地测试沉降物的导热率。
本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法和装置具有如下显著优点：
(1)实现了由简单的沉降物导热率在线测试，替代沉降物浓度或密度的在线测试，从而解决了定量、连续测试固液两相混合物沉降过程中沉降物的浓度或密度变化速率和变化程度的难题。
(2)能够原位测试出任意沉降时间的沉降物的浓度增长率，或密度增长率，以及接近最大沉降状态的程度。
(3)能够原位、在线、定量地测试固液两相混合物的导热率、沉降速率、沉降状态，并可以实现在线、远程测试和监控，从而可以解决长期困扰固液两相混合物沉降速率和沉降状态测试费时费力、难以定量的难题。
附图说明：
图1导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置的结构示意图；
图2导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置中一种感应探头的结构示意图；
图3导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置中的另一种感应探头的结构示意图；
图4多组导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置与远程监测中心联接示意图；
图5固液两相混合物沉降速率和沉降状态的测试方法的流程图；
图6固液两相混合物的导热率随沉降时间变化的关系图；
图7固液两相混合物的导热率与固液两相混合物浓度的关系图；
图8固液两相混合物的导热率与固液两相混合物密度的关系图；
图9固液两相混合物的沉降物的浓度随沉降时间变化的关系图；
图10固液两相混合物的沉降物的密度随沉降时间变化的关系图；
图11硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与羰基铁粉的体积分数的关系图；
图12体积分数为0.40的硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率随沉降时间变化的关系图；
图13体积分数为0.40的硅油基羰基铁粉固液两相混合物沉降物的羰基铁粉体积分数随沉降时间变化的关系图；
图14硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与密度的关系图；
图15密度为3.73g/cm3的硅油基羰基铁粉固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的关系图；
图16密度为3.73g/cm3的硅油基羰基铁粉固液两相混合物的沉降物密度随沉降时间变化的关系图；
图中标号含义：1样品池，2温度控制***，3固液两相混合物，4感应探头，5可调加热电源，6信号放大器，7滤波器，8模数转换器，9微控制单元，10输入模块，11存储单元，12通信单元，13显示单元，14打印单元，15供电单元，16第1金属套管，17第2金属套管，18电加热丝，19温度传感器，20多路选择器，21填充物，22金属套管，23本发明的测试装置，24远程监测中心。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不是对本发明权利要求的限制。
本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，按下述步聚实施：
导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的流程图如图5所示。
第一步，测试待测固液两相混合物的沉降物的导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图。
采用本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置和测试方法，连续或间断地测试待测固液两相混合物沉降物的导热率随沉降时间延长的变化曲线，绘制沉降物的导热率随沉降时间变化的k与t关系图，大量实验表明，大部分固液两相混合物有如图6所示的变化趋势。随着沉降时间的延长，固液两相混合物的沉降物导热率随之增大，其变化趋势可近似分为三个变化阶段，第一阶段的导热率快速增长，将此区间的导热率k对沉降时间t求一阶导数dk/dt，就是对应沉降时间t的瞬时导热率增长率，同样对此区间的导热率k对沉降时间t进行线性拟合，拟合求出的斜率就是此区间的平均导热率增长率；第二阶段的导热率缓慢增长；第三阶段的导热率非常缓慢增长；根据导热率的增长与否，判断是否发生了沉降，根据导热率的增长多少，判断沉降的程度。
第二，测试固液两相混合物的沉降物导热率与浓度或密度对应关系的工作曲线，并建立固液两相混合物的导热率与浓度或密度之间的对应数学关系。
制备与待测固液两相混合物固相材料和液相材料完全相同，而浓度（Φ1,Φ2, ,Φn）或密度（ρ1,ρ2, ,ρn）不同的系列标准固液两相混合物；测试前充分搅拌至均匀分散，并确保测试导热率过程中样品浓度或密度不发生变化，即保证测试导热率的样品的浓度和密度与已知浓度和已知密度一致；采用本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置和方法，分别在与测试待测固液两相混合物的导热率相同的测试条件下，包括测试装置、测试模式、测试温度等条件，分别测试出它们的导热率（k1,k2, ,kn），由此建立待测固液两相混合物的导热率k与浓度Φ之间对应关系的工作曲线，或导热率k与密度ρ之间对应关系的工作曲线，大量实验表明，大部分固液两相混合物有如图7和图8所示的关系；同时，通过数据拟合，建立待测固液两相混合物的导热率与浓度之间的对应数学关系式k=f(Φ)，或导热率与密度之间的对应数学关系k=f(ρ)，大量实验表明，在适当的浓度范围内，大部分固液两相混合物近似线性关系式。
第三步，将固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图转换为固液两相混合物的沉降物浓度度随沉降时间变化的Φ与t关系图或沉降物密度随沉降时间变化的ρ与t关系图。
根据第二步得到的待测固液两相混合物的导热率与浓度或密度之间的对应关系图或对应数学关系式，将第一步得到的待测固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度随沉降时间变化的Φ与t关系图（如图9所示）或沉降物密度随沉降时间变化的ρ与t关系图（如图10所示），大量实验表明，大部分固液两相混合物有如图9和图10所示的关系图。
第四步，计算待测固液两相混合物的沉降速率。
对第三步得到的待测固液两相混合物的沉降物浓度或沉降物密度随沉降时间变化的关系图进行分析，大量实验表明，大部分固液两相混合物的沉降物浓度Φ与沉降时间t关系有如图9所示的关系，同样，大部分固液两相混合物的沉降物密度ρ与沉降时间t关系有如图10所示的关系；随着沉降时间的延长，固液两相混合物的沉降物浓度Φ或密度ρ随之增大，其变化趋势与导热率k的变化趋势一样，也近似分为三个变化阶段，第一阶段浓度Φ或密度ρ快速增长，将此区间的浓度Φ或密度ρ对沉降时间t求一阶导数dΦ/dt或dρ/dt，就得到对应沉降时间t的瞬时浓度增长率或瞬时密度增长率，即对应沉降时刻t，固液两相混合物的瞬时沉降速率ν，同样对此区间的浓度Φ或密度ρ对沉降时间t进行线性拟合，拟合求出的斜率就是此区间的平均浓度增长率或平均密度增长率，即是这段沉降时间内固液两相混合物的平均沉降速率第二阶段的浓度Φ或密度ρ缓慢增长，第三阶段的浓度Φ或密度ρ非常缓慢增长。
第五步，计算待测固液两相混合物的沉降状态。
对第三步得到的待测固液两相混合物的沉降物浓度随沉降时间变化的Φ与t关系图（图9），或沉降物密度随沉降时间变化的ρ与t关系图（图10），进行数据处理，计算出系列沉降时间对应的沉降物的导热率、沉降物的浓度或沉降物的密度，以及沉降物的导热率增长率、浓度增长率或密度增长率，并将沉降物浓度或沉降物密度与此固液两相混合物达到最大沉降状态时的沉降物导热率、沉降物浓度或沉降物密度进行比较，计算出固液两相混合物在某沉降时间对应沉降物接近最大沉降状态的接近率，接近率越大，表明沉降物越接近最大沉降状态。
计算固液两相混合物的沉降状态的方法是：分别测试沉降时间为零时固液两相混合物的导热率、浓度或密度，分别标记为导热率k0、浓度Φ0、密度ρ0；采用高速离心加速沉降的方法，制备固液两相混合物最大沉降状态的沉降物样品，并测试它的导热率、浓度、密度，分别标记为kmax、Φmax、ρmax；以导热率k0、浓度Φ0、密度ρ0和导热率kmax、浓度Φmax、密度ρmax，作为分析固液两相混合物的沉降物的导热率增长率、浓度增长率、密度增长率，以及沉降物接近最大沉降状态的接近率k接近率、Φ接近率、ρ接近率的参照值，计算固液两相混合物在沉降时间为t的沉降物的导热率增长率、浓度增长率、密度增长率，以及沉降物接近最大沉降状态的接近率k接近率、Φ接近率、ρ接近率。
具体的计算方法是：从输入模块10输入沉降时间(t0,t1,t2,ti,,tn)，微控制单元9根据第一步测得的k与t关系图，计算出对应沉降时间(t0,t1,t2,ti,,tn)的沉降物的导热率数据（k0,k1,k2,ki,,kn）；然后微控制单元9根据第二步测得的k与Φ或k与ρ关系图，计算出对应沉降时间(t0,t1,t2,ti,,tn)的沉降物的浓度(Φ0,Φ1,Φ2,Φi,,Φn)或密度(ρ0,ρ1,ρ2,ρi,,ρn)；从输入模块10输入k0、Φ0、ρ0、kmax、Φmax、ρmax，微控制单元9根据公式k增长率=((ki-k0)/k0)×100%、Φ增长率=((Φi-Φ0)/Φ0)×100%、ρ增长率=((ρi-ρ0)/ρ0)×100%，计算对应沉降时间(t0,t1,t2,ti,,tn)的沉降物的导热率增长率（k1增长率,k2增长率,ki增长率,,kn增长率）、浓度增长率（Φ1增长率,Φ2增长率,Φi增长率,,Φn增长率）或密度增长率（ρ1增长率,ρ2增长率,ρi增长率,,ρn增长率），微控制单元9根据公式k接近率=(1-(kmax-ki)/kmax)×100%、Φ接近率=(1-(Φmax-Φi)/Φmax)×100%和ρ接近率=(1-(ρmax-ρi)/ρmax)×100%，计算出对应沉降时间(t0,t1,t2,ti, ,tn)的沉降物接近最大沉降状态的接近率k接近率、Φ接近率和ρ接近率，k接近 率、Φ接近率和ρ接近率越大，表明固液两相混合物的沉降状态越接近最大沉降状态。
实施例1
采用本发明的方法和装置，测试体积分数为0.40的硅油基羰基铁粉固液两相混合物的沉降速率和沉降状态
第一步，测试固液两相混合物的沉降物导热率与体积分数对应关系的工作曲线，并建立固液两相混合物沉降物的导热率与体积分数之间对应的数学关系。制备一组不同体积分数的硅油基羰基铁粉固液两相混合物（羰基铁粉，江苏天一超细金属粉末有限公司，硅油为201二甲基硅油，常州龙城有机硅有限公司），分别用MRF1、MRF2、MRF3、MRF4、MRF5、MRF6、MRF7、MRF8、MRF9、MRF10、MRF11表示，对应的羰基铁粉体积分数分别为0.10、0.15、0.17、0.20、0.25、0.27、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50，采用本发明的固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的测试装置，分别测试出它们的导热率，结果为：k(MRF1)=0.201W/(m·K)、k(MRF2)=0.261W/(m·K)、k(MRF3)=0.358W/(m·K)、k(MRF4)=0.415W/(m·K)、k(MRF5)=0.527W/(m·K)、k(MRF6)=0.570W/(m·K)、k(MRF7)=0.638W/(m·K)、k(MRF8)=0.778W/(m·K)、k(MRF9)=0.906W/(m·K)、k(MRF10)=0.997W/(m·K)、k(MRF11)=1.192W/(m·K)。
然后，通过输入模块10输入它们对应的羰基铁粉体积分数的数值，经过微控制单元9进行数据处理，得到硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与体积分数之间对应关系的k与Φ工作曲线（见图11），同时，由微控制单元9对k与Φ工作曲线进行数据拟合，得到硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与羰基铁粉体积分数之间对应的数学关系：k=f(Φ)=2.45Φ-0.08（0.10≤Φ≤0.50），线性拟合的相关系数平方为0.99。
第二步，测试待测固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的k与t关系图。制备羰基铁粉体积分数为0.40的硅油基羰基铁粉固液两相混合物为待测固液两相混合物样品（记作MRF12），采用本发明的装置，测出MRF12沉降物的导热率随沉降时间变化的关系图，见图12；具体方法和步骤如下：将待测样品MRF12加入样品池1中，调节温度控制***2，使温度升到25℃，从样品池底部***感应探头4，设置每15分钟自动连续测试沉降物的导热率，并由微控制单元9进行数据处理，绘制出沉降物的导热率随沉降时间变化的k与t关系图（见图12）。图12所示的结果为，随着沉降时间的延长，MRF12沉降物的导热率随之增大，其变化趋势可近似分为三个变化阶段，在沉降时间为0-17.5h区间内，沉降物的导热率随着沉降时间延长而快速线性增长，线性拟合结果为k=1.32×10-2t+0.90，沉降物的导热率增长速率为1.32×10-2W/(m·K·h)，此沉降物导热率增长速率与沉降物浓度和密度的增长速率成正比，间接代表沉降速率；在沉降时间为17.5-25h区间内，沉降物的导热率随着沉降时间延长而缓慢增长，在沉降时间超过25h后，沉降物的导热率随着沉降时间延长非常缓慢增长，线性拟合结果为k=6.54×10-5t+1.186，变化速率为6.54×10-5W/(m·K·h)。
第三步，将固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的k与t关系图转换为固液两相混合物沉降物羰基铁粉体积分数随沉降时间变化的Φ与t关系图。根据第一步得到的待测硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与体积分数之间对应的数学关系k=f(Φ)=2.45Φ-0.08，0.10≤Φ≤0.50，利用微控制单元9进行数据处理，将第二步得到的待测MRF12的导热率随沉降时间变化的k与t关系图，转换为待测MRF12中羰基铁粉体积分数随沉降时间变化的Φ与t关系图（见图13）。
第四步，计算待测固液两相混合物的沉降速率。
对第三步测得的MRF12沉降物的羰基铁粉体积分数随沉降时间变化的关系图（图13）进行分析，随着沉降时间的延长，MRF12沉降物的羰基铁粉体积分数随之增大，其变化趋势近似分为三个变化阶段，在沉降时间为0-17.5h区间内，沉降物的羰基铁粉积分数随着沉降时间延长而快速线性增长，利用微控制单元9进行线性拟合，结果为Φ=5.36×10-3t+0.40，相关系数平方为0.99，斜率为5.36×10-3h-1，就是这段沉降时间内的平均沉降速率在沉降时间为17.5-25h区间内，沉降物的羰基铁粉体积分数随着沉降时间延长而缓慢增长，在沉降时间超过25h后，沉降物的羰基铁粉体积分数随着沉降时间延长非常缓慢增长，线性拟合结果为Φ=3.76×10-5t+0.52，即此区间的平均沉降速率为3.76×10-5h-1。
第五步，计算待测固液两相混合物的沉降状态。
采用高速离心机，将样品MRF12以10000转/分钟的离心速率分离30分钟，得到的沉降物样品，观察到它为板结的硬沉淀结构，可以近似认为达到最大沉降状态，测得沉降物样品的羰基铁粉体积分数为0.56，记为Φmax=0.56，并以此作为评价MRF12是否达到硬沉淀的参照标准；对第三步得到的MRF12的沉降物羰基铁粉体积分数随沉降时间变化的关系图（图13）进行数据处理，从输入模块10输入沉降时间0h、15h、60h，以及Φmax=0.56，经过微控制单元9处理，得到对应沉降时间0h、15h、60h的沉降物羰基铁粉体积分数分别为0.40、0.48、0.52，根据公式Φ增长率=((Φi-Φ0)/Φ0)×100%计算出对应沉降时间0h、15h、60h的沉降物浓度增长率分别为0%、20.0%、30.0%，与最大沉降时沉降物羰基铁粉体积分数Φmax=0.56比较，根据公式Φ接近率=(1-(Φmax-Φi)/Φmax)×100%计算出沉降时间为0h、15h、60h对应的沉降物接近最大沉降状态的接近率Φ接近率分别为：71.4%、85.7%、92.9%，表明沉降60h后，沉降物比较接近最大沉降状态，可以认为是接近硬沉淀的临界状态。
第六步，将微控制单元9处理得到的MRF12的沉降速率和沉降状态测试结果，通过通信单元12无线传送到远程监测中心24。
实施例2
采用本发明的方法和装置，测试密度为3.73g/cm3的硅油基羰基铁粉固液两相混合物的沉降速率和沉降状态
第一步，测试固液两相混合物的沉降物导热率与密度对应关系的工作曲线，并建立固液两相混合物沉降物的导热率与密度之间对应的数学关系。制备一组不同密度的硅油基羰基铁粉固液两相混合物（羰基铁粉，江苏天一超细金属粉末有限公司，硅油为201二甲基硅油，常州龙城有机硅有限公司），分别用MRF13、MRF14、MRF15、MRF16、MRF17、MRF18、MRF19、表示，对应的密度分别为1.50g/cm3、2.00g/cm3、2.50g/cm3、3.00g/cm3、3.50g/cm3、4.00g/cm3、4.50g/cm3，采用本发明公开的导热率测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置，分别测试出它们的导热率，结果为：k(MRF13)=0.176W/(m·K)、k(MRF14)=0.343W/(m·K)、k(MRF15)=0.507W/(m·K)、k(MRF16)=0.638W/(m·K)、k(MRF17)=0.836W/(m·K)、k(MRF18)=1.013W/(m·K)、k(MRF19)=1.303W/(m·K)。
然后，通过输入模块10输入它们对应的密度值，经过微控制单元9进行数据处理，得到硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与密度之间对应k与ρ关系的工作曲线(见图14)，同时，由微控制单元9对k与ρ工作曲线进行数据拟合，得到硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与密度之间对应的数学关系：k=f(ρ)=0.355ρ-0.407，1.50≤ρ≤4.50，线性拟合的相关系数平方为0.99。
第二步，测试待测固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的k与t关系图。制备密度为3.73g/cm3的硅油基羰基铁粉固液两相混合物为待测固液两相混合物样品（记作MRF20），采用本发明的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置，测试出MRF20沉降物的导热率随沉降时间变化的关系图；具体方法和步骤如下：将待测样品MRF20加入沉降速率和沉降状态测试装置的样品池1中，调节温度控制***2使温度升到20℃，从样品池底部***感应探头4，设置每10分钟自动连续测试MRF20沉降物的导热率，微控制单元9绘制出MRF20沉降物的导热率随沉降时间变化的k与t关系图（见图15）。
第三步，将固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的k与t关系图转换为固液两相混合物沉降物密度随沉降时间变化的ρ与t关系图。根据第一步得到的待测硅油基羰基铁粉固液两相混合物的导热率与密度之间对应的数学关系k=f(ρ)=0.355ρ-0.407，1.50≤ρ≤4.50，利用微控制单元9进行数据处理，将第二步得到的待测MRF20的导热率随沉降时间变化的k与t关系图，转换为待测MRF20的沉降物密度随沉降时间变化的ρ与t关系图（见图16）。
第四步，计算待测固液两相混合物的沉降速率。对第三步测得的MRF20的沉降物密度随沉降时间变化的关系图（图16）进行分析，随着沉降时间的延长，MRF20的沉降物密度随之增大，其变化趋势近似分为三个变化阶段，在沉降时间为0-17.5h区间内，MRF20的沉降物密度随着沉降时间延长而快速线性增长，利用微控制单元9进行线性拟合，结果为ρ=3.68×10-2t+3.68，相关系数平方为0.99，斜率为3.68×10-2g/(cm3·h)，就是这段沉降时间内的平均沉降速率在沉降时间为17.5-25h区间内，MRF20的沉降物密度随着沉降时间延长而缓慢增长，在沉降时间超过25h后，MRF20的沉降物密度随着沉降时间延长非常缓慢增长，线性拟合结果为ρ=2.76×10-4t+4.483，即此区间的平均沉降速率为2.76×10-4g/(cm3·h)。
第五步，计算待测固液两相混合物MRF20的沉降状态。
采用高速离心机，将样品MRF20以10000转/分钟的离心速率分离30分钟，得到的沉降物样品，观察到它为板结的硬沉淀结构，可以近似认为达到最大沉降状态，测得沉降物样品的密度为4.75g/cm3，记为ρmax=4.75g/cm3，并以此作为评价MRF20是否达到硬沉淀的参照标准；对第三步得到的MRF20的沉降物密度随沉降时间变化的关系图（图16）进行数据处理，从输入模块10输入沉降时间0h、15h、60h，以及ρmax=4.75g/cm3，经过微控制单元9处理，得到对应沉降时间0h、15h、60h的沉降物密度分别为3.73g/cm3、4.22g/cm3、4.49g/cm3，根据公式ρ增长率=((ρi-ρ0)/ρ0)×100%计算出对应沉降时间0h、15h、60h的沉降物密度增长率分别为0%、13.14%、20.38%，与MRF20最大沉降时的沉降物密度ρmax=4.75g/cm3比较，根据公式ρ接近率=(1-(ρmax-ρi)/ρmax)×100%计算出沉降时间为0h、15h、60h对应的沉降物接近最大沉降状态的接近率ρ接近率分别为：78.53%、88.84%、94.50%。
第六步，将微控制单元9处理得到的MRF12的沉降速率和沉降状态测试结果，通过通信单元12无线传送到远程监测中心24。
实施例3
采用本发明的方法和装置，测试体积分数为0.400的硅油基羰基铁粉磁流变阻尼器的沉降状态
将磁流变阻尼器当作样品池，阻尼器端盖预留感应探头插孔，将体积分数为0.400的硅油基羰基铁粉磁流变液装满阻尼器，阻尼器垂直放置，预留感应探头插孔的端盖朝下，将本发明的导热率测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置的感应探头4从预留感应探头插孔***阻尼器中的磁流变液（记作样品13）中，按照实施例1的方法和步骤，测出样品13沉降物的导热率，其中0天、60天、360天的导热率分别为，k0=0.906W/(m·K)、k60=1.214W/(m·K)、k360=1.277W/(m·K)，并根据实施例1的导热率与体积分数之间对应的数学关系k=f(Φ)=2.45Φ-0.08，0.10≤Φ≤0.50，利用微控制单元9进行数据处理，将样品13的导热率转换为羰基铁粉体积分数，从输入模块10输入沉降时间0d、60d、360d，以及Φmax=0.560，经过微控制单元9处理，得到对应沉降时间0h、60d、360d的沉降物羰基铁粉体积分数分别为0.400、0.528、0.554，与最大沉降时沉降物羰基铁粉体积分数Φmax=0.560比较，根据公式Φ接近率=(1-(Φmax-Φi)/Φmax)×100%计算出沉降时间为60d、360d对应的沉降物接近最大沉降状态的接近率Φ接近率分别为：95.4%、98.9%，表明沉降360天后，沉降物非常接近最大沉降状态。
Claims (7)
1.导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，其特征在于，该方法通过测试固液两相混合物沉降过程中沉降物的导热率变化速率计算固液两相混合物的沉降速率，通过测试固液两相混合物沉降过程中沉降物的导热率变化程度计算固液两相混合物的沉降状态；具体方法如下：
测试一系列已知浓度或密度的固液两相混合物的导热率，建立导热率与浓度或密度之间对应的关系图，测试固液两相混合物的沉降物导热率随沉降时间变化的关系图，转换为固液两相混合物的沉降物浓度或密度随沉降时间变化的关系图；通过计算出沉降物的浓度增长速率或密度增长速率，得到固液两相混合物的沉降速率；通过计算出沉降物的浓度增长率和密度增长率，并将某沉降时间对应的沉降物浓度或密度与最大沉降状态的沉降物浓度或密度进行比较，计算出沉降物接近最大沉降状态的接近率，接近率越大，表明沉降物越接近最大沉降状态。
2.根据权利要求1所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，其特征在于，所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率的方法，是测试待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，将k与t关系图转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或转换为沉降物的密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图，计算出沉降物的浓度增长速率或密度增长速率，即是固液两相混合物的沉降速率。
3.根据权利要求2所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，其特征在于，所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率的方法，具体方法如下：测试已知浓度Φ1,Φ2,…,Φn或密度ρ1,ρ2,…,ρn的标准固液两相混合物的导热率，建立固液两相混合物的沉降物导热率k与浓度Φ或密度ρ之间的对应k与Φ或者k与ρ关系，依此关系，将待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或转换为沉降物密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图；对待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ随沉降时间t变化的关系图进行分析，沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ对沉降时间t的一阶导数dΦ/dt或dρ/dt就是对应某沉降时刻的瞬时沉降速率ν，某段沉降时间内的沉降物浓度Φ或密度ρ对沉降时间t进行线性拟合，求得的斜率就是这段沉降时间内的平均沉降速率。
4.根据权利要求1所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，其特征在于，所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降状态的方法，是测试待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，将某沉降时间对应的导热率k与最大沉降状态的沉降物导热率kmax进行比较，计算出沉降物接近最大沉降状态的接近率，表明沉降物接近最大沉降状态的程度；或者将待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或沉降物密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图，计算出沉降物的浓度增长率和密度增长率，并将某沉降时间对应的沉降物浓度Φ或密度ρ与最大沉降状态的沉降物浓度Φmax或密度ρmax进行比较，计算出沉降物接近最大沉降状态的接近率，表明沉降物接近最大沉降状态的程度。
5.根据权利要求4所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的方法，其特征在于，所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降状态的方法，具体方法如下：测试已知浓度Φ1,Φ2,…,Φn或密度ρ1,ρ2,…,ρn的标准固液两相混合物的导热率，建立固液两相混合物的沉降物导热率k与浓度Φ或密度ρ之间的对应k与Φ或k与ρ关系，依此关系，将待测固液两相混合物的沉降物导热率k随沉降时间t变化的k与t关系图，转换为待测固液两相混合物的沉降物浓度Φ随沉降时间t变化的Φ与t关系图，或转换为沉降物密度ρ随沉降时间t变化的ρ与t关系图；计算出此沉降时间对应的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ，将此沉降时间对应的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ与沉降时间为零时对应的沉降物浓度Φ0或沉降物密度ρ0进行比较，计算出沉降物的浓度增长率和密度增长率，进一步将此沉降时间对应的沉降物浓度Φ或沉降物密度ρ与最大沉降状态的沉降物浓度Φmax或沉降物密度ρmax进行比较，计算出沉降物接近最大沉降状态的接近率，表明沉降物接近最大沉降状态的程度。
6.导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置，其特征在于，该装置主要包括：样品池(1)、温度控制***(2)、感应探头(4)、可调加热电源(5)、信号放大器(6)、滤波器(7)、模数转换器(8)、微控制单元(9)、输入模块(10)、存储单元(11)、通信单元(12)、显示单元(13)、打印单元(14)、供电单元(15)；样品池(1)盛装固液两相混合物(3)样品，感应探头(4)***固液两相混合物样品中，温度控制***(2)在样品池的***或样品中，可调加热电源(5)与感应探头中的电加热丝(18)相连，信号放大器(6)经多路选择器(20)与感应探头中的温度传感器(19)相连，滤波器(7)、模数转换器(8)、微控制单元(9)依序连接，输入模块(10)、存储单元(11)、通信单元(12)、显示单元(13)及打印单元(14)均与微控制单元(9)相连，供电单元(15)连接可调加热电源(5)和微控制单元(9)。
7.根据权利要求6所述的导热率法测试固液两相混合物的沉降速率和沉降状态的装置，其特征在于：所述的感应探头有两种形式，一种形式是双套管结构感应探头，由电加热丝(18)、多个温度传感器(19)、第1金属套管(16)和第2金属套管(17)组成，电加热丝(18)封装在第1金属套管(16)内，多个温度传感器(19)封装在第2金属套管(17)内，并等距排列在套管的不同位置，第1和第2金属套管内填充导热且绝缘的填充物(21)；另一种形式是单套管结构感应探头，由电加热丝(18)、温度传感器(19)和金属套管(22)组成，电加热丝(18)和温度传感器(19)集合于一体封装在一个金属套管(22)内，金属套管(22)内填充导热且绝缘的填充物(21)。
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