CN108654536B - 一种直流电磁式液体磁化实验装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种直流电磁式液体磁化实验装置与方法，该装置包括电磁铁部分、励磁电流发射部分、高斯测磁部分和样品池部分；励磁电流发射部分通过接入插孔的输出线输出至电磁铁部分，励磁电流发射部分连接高斯测磁部分；样品池部分放置于电磁铁部分的铜制仪器盛放台，方法采用励磁电流流入实验装置，直流电信号在一定空间范围中激发的磁信号通过铁芯呈数量级形式的放大，从而在电磁铁两个铁芯极小的气隙间形成大小可调的匀强磁场；励磁电流产生的磁信号通过伸入电磁铁工作气隙的传感器传入高斯磁测量装置，最终输出并自动显示测量结果。本发明结构简单，操作方便，可便捷地调节磁感应强度，对于研究水及各类溶液的磁化特性具有很强的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体磁化设备与方法，尤其是一种直流电磁式液体磁化实验装置与方法，属于液体磁化技术领域。
背景技术
磁化技术在环保、采矿、化学、冶金、建筑等工业领域以及医学和农业领域有着广泛的应用前景。实践表明，磁化处理后的材料可应用于降尘、去渍、消毒、水质软化等方面，甚至可以作为催化剂的良好载体。例如：通过对清水或者表面活性剂溶液进行磁化处理，产生磁化水或磁化活性剂溶液，可以提高水的降尘性能。因此，提供一种结构简单、安装方便、性能良好的磁化设备是经济社会发展的长期技术需求。然而，现有的磁化装置多为永磁式磁化设备，结构复杂，安装难度偏大，且形成的磁场分布不均匀，磁感应强度可调节性差；永磁体长期使用存在退磁现象，磁化能力减弱，磁参数发生改变；且初期投资高。因此，传统的磁化器不能满足液体磁化特性基础研究的迫切需求。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种直流电磁式液体磁化实验装置与方法，解决了传统磁化设备磁力线不均匀，磁感应强度不易调整的缺陷，且磁化设备结构简单，无需复杂的安装工序，便于快速投产。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种直流电磁式液体磁化实验装置，包括电磁铁部分、励磁电流发射部分、高斯测磁部分和样品池部分；
所述电磁铁部分包括铁芯、线圈、拱形的铜制铁芯固定柱、铜制主体支撑柱、铜制仪器盛放台、导线固定圈、胶质绝缘外壳、散热装置和铜制底座；所述铁芯由一对铁镍合金制成，直立放置，之间形成工作气隙，所述铜制铁芯固定柱用于抵抗铁芯间的吸引力，铜制铁芯固定柱之间固定铜制仪器盛放台，铁芯与铜制底座之间放置4个铜制主体支撑柱，铁芯绕有方向相同的聚酯包漆双芯铜导线线圈，所述线圈引出的导线用导线固定圈固定在胶质绝缘外壳上，所述胶质绝缘外壳上装有多个散热装置，胶质绝缘外壳固定于铜制底座上，线圈外引导线连接励磁电流发射部分；
所述励磁电流发射部分包括发射开关、VA显示器、电流粗调旋钮、电流精调旋钮、电压粗调旋钮、电压精调旋钮、插孔和输出线；所述发射开关位于励磁电流发射部分的左下角，励磁电流发射部分顶部为VA显示器，所述电压粗调旋钮、电压精调旋钮位于励磁电流发射部分中部左侧，用于调节电压以得到电压稳定的电信号；所述电流粗调旋钮和电流精调旋钮位于励磁电流发射部分中部右侧，用于调节电流至实验所需大小；励磁电流发射部分通过接入插孔的输出线输出至电磁铁部分；
所述高斯测磁部分包括开关、电信号指示灯、调零旋钮、接孔、高斯显示器、支架、磁感探头和固定夹；高斯测磁部分由支架支撑，工作状态由开关控制，电信号指示灯位于高斯测磁部分右上角，指示工作状态是否正常；所述磁感探头用于感应磁信号，一端经接孔连接磁信号，另一端由固定夹固定在铜制铁芯固定柱上；所述高斯显示器和调零旋钮设置在高斯测磁部分上；
所述样品池部分放置于铜制仪器盛放台，所述样品池部分包括玻璃密封盖和玻璃皿；所述玻璃密封盖和玻璃皿上分别开有内外螺纹。
此外本发明还给出采用上述一种直流电磁式液体磁化实验装置的实验方法，包括以下步骤：
a、实验室配置任意需磁化的溶液，置于耐高温、耐酸碱尺寸
的样品池部分中，溶液盛入特制玻璃皿中，用玻璃密封盖拧紧，将盛放溶液的样品池部分置于铜制仪器盛放台上；
b、将励磁电流发射部分的发射开关置于“ON”档，产生整流直流电，初始电压默认为30V并显示在VA显示器上，调节电压粗调旋钮、电压精调旋钮直至工作稳定电压至所需值，励磁电信号流出插孔，经输出线输出励磁电流发射部分，励磁电流通过线圈的外引导线输入电磁铁部分，根据励磁电流大小，在铁芯之间的工作气隙之间激发一定强度的匀强磁场，磁感应强度大小满足经验公式
式中：I为励磁电流强度，μ为磁介质磁导率，W为铁芯绕线密度，Sb为工作气隙截面积，δ为工作气隙间距，S为磁介质截面积，其余参数为工程常数；
c、打开高斯测磁部分的开关，使工作气隙之间产生的磁信号被磁感探头所感应，并经过接孔传入高斯测磁部分，磁感应强度大小在高斯显示器上显示，单位Gs；
d、根据高斯显示器所显示的感应强度大小，反复调节电流粗调旋钮和电流精调旋钮，使得高斯显示上显示的工作气隙磁感强度为实验所需值；
e、保持励磁电流信号不变，使得整个***在实验所需磁感应强度下工作若干分钟，完成磁化，调节电流粗调旋钮和电流精调旋钮至电流强度为0，将发射开关以及开关置于“OFF”档，取出样品池部分中的样品，旋转调零旋钮，对高斯测磁部分进行调零，结束实验。
由于工作气隙相对于电磁铁尺寸无限小，可认为工作气隙产生的磁场为匀强磁场。并且通过计算可知工作气隙间磁感应强度大小与电流成近似线性关系，只需改变线圈电流大小即可改变磁感应强度大小。与现有技术相比，本发明提供了一种直流电磁式液体磁化装置产生和测量磁场的详细方法。由于该装置产生和测量磁场的三大***制造简单，性能稳定可靠、兼容性强，能快速产生和测量磁场并且很容易调节到实验所需磁场大小，有效避免了由于***的复杂带来时间和人力资源上的浪费；本发明的励磁电流发射部分集变压器和整流器于一体，能直接将家用交流电转化成大小稳定的励磁直流电用于实验，便于产生稳定磁场，使用方便，操作简单灵活。电磁铁部分，铁芯参数设置合理，使得铁芯之间产生的磁场均匀，可调范围广。高斯测磁部分依托高精度磁感探头，能快速识别和传递工作气隙间的磁信号。三大***的联合作用，达到直接调节励磁电流大小就能显示工作区域磁感应强度大小的效果，实现了磁场产生和测量的半自动化，有利于高效的工业生产。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明电磁铁部分结构及组装示意图
图3是本发明样品池部分结构示意图
具体实施方式
为使本技术领域人员更直观理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明包括电磁铁部分1、励磁电流发射部分2、高斯测磁部分3和样品池部分4；
电磁铁部分1包括铁芯5、线圈6、拱形的铜制铁芯固定柱7、铜制主体支撑柱8、铜制仪器盛放台9、导线固定圈10、胶质绝缘外壳11、散热装置12和铜制底座13；所述铁芯5由一对铁镍合金制成，直立放置，之间形成工作气隙14，所述铜制铁芯固定柱7用于抵抗铁芯间的吸引力，铜制铁芯固定柱7之间固定铜制仪器盛放台9，铁芯5与铜制底座13之间放置4个铜制主体支撑柱8，铁芯5绕有方向相同的聚酯包漆双芯铜导线线圈6，所述线圈6引出的导线用导线固定圈10固定在胶质绝缘外壳11上，所述胶质绝缘外壳11上装有多个散热装置12，胶质绝缘外壳11固定于铜制底座13上，线圈6外引导线连接励磁电流发射部分2。其工作过程如下：通过励磁电流发射部分2产生励磁直流电信号，从外引导线输入线圈6，在铁芯5上形成螺旋绕流，线圈6电流产生的磁信号通过铁芯5呈数量积形式放大，并施加到铁芯5的工作气隙14之间，形成匀强磁场，用于磁化铜制仪器盛放台9上放置的样品池部分4中的试剂，磁化过程铁芯产生强吸引力，通过铜制铁芯固定柱7来承受，磁化过程还产生大量热，通过安装在胶质外壳11上的散热装置12驱散装置内积聚的热量，铜制主体支撑柱8和铜制底13为承重构件，导线固定圈10可以固定装置内的导线。
励磁电流发射部分2包括发射开关15、VA显示器16、电流粗调旋钮17、电流精调旋钮18、电压粗调旋钮19、电压精调旋钮20、插孔21和输出线22；所述发射开关15位于励磁电流发射部分2的左下角，励磁电流发射部分2顶部为VA显示器16，所述电压粗调旋钮19、电压精调旋钮20位于励磁电流发射部分2中部左侧，用于调节电压以得到电压稳定的电信号；所述电流粗调旋钮17和电流精调旋钮18位于励磁电流发射部分2中部右侧，用于调节电流至实验所需大小；励磁电流通过接入插孔21的输出线22输出至电磁铁部分1。其工作过程如下：打开发射开关15，***处于工作状态，将家用220V交流电转化为励磁直流电，电参数显示VA显示器16上，调节电压粗调旋钮19、电压精调旋钮20至电压至所需工作电压，电信号通过插孔21经输出线22输出***至线圈5外引导线，通过铁芯5产生磁场，磁感应强度大小由高斯测磁部分3自动测量，根据测量结果调节电流粗调旋钮17、电流精调旋钮18至励磁电流产生的磁场能满足工作需求；
高斯测磁部分3包括开关23、电信号指示灯24、调零旋钮25、接孔26、高斯显示器27、支架28、磁感探头29和固定夹30；高斯测磁部分3由支架28支撑，工作状态由开关23控制，电信号指示灯24位于高斯测磁部分3右上角，指示工作状态是否正常；所述磁感探头29用于感应磁信号，一端经接孔26连接磁信号，另一端由固定夹30固定在铜制铁芯固定柱7上；所述高斯显示器27和调零旋钮25设置在高斯测磁部分3上。其工作过程如下：打开***开关23，由电信号指示灯24指示***的工作状态，固定夹30将磁感探头29固定，探头29将所测得磁信号经接孔26输入高斯测磁部分，测试结果显示在高斯显示器27上，测试完成后旋转调零旋钮25对***进行调零；
样品池部分4放置于铜制仪器盛放台9，所述样品池部分4包括玻璃密封盖31和玻璃皿32；所述玻璃密封盖31和玻璃皿32上分别开有内外螺纹。实验样品添加至特制玻璃皿32，用玻璃密封盖玻璃密封盖31旋紧，有效避免样品渗漏。
本发明一种直流电磁式液体磁化实验方法其步骤如下：首先在实验室配置任意需磁化的溶液，置于耐高温、耐酸碱尺寸
的样品池部分4中，溶液盛入特制玻璃皿32中，用玻璃密封盖31拧紧，将盛放溶液的样品池部分4置于铜制仪器盛放台9上；将励磁电流发射部分2的发射开关15置于“ON”档，产生整流直流电，初始电压默认为30V并显示在VA显示器16上，调节电压粗调旋钮19、电压精调旋钮20直至工作稳定电压至所需值，励磁电信号流出插孔21，经输出线22输出励磁电流发射部分2，励磁电流通过线圈6的外引导线输入电磁铁部分1，根据励磁电流大小，在铁芯5之间的工作气隙14之间激发一定强度的匀强磁场，磁感应强度大小满足经验公式
式中：I为励磁电流强度，μ为磁介质磁导率，W为铁芯绕线密度，Sb为工作气隙截面积，δ为工作气隙间距，S为磁介质截面积，其余参数为工程常数；
产生磁场后，需要对磁感应强度大小进行测量，打开高斯测磁部分3的开关23，使工作气隙14之间产生的磁信号被磁感探头29所感应，并经过接孔26传入高斯测磁部分3，磁感应强度大小在高斯显示器上显示，单位Gs；根据高斯显示器27所显示的感应强度大小，反复调节电流粗调旋钮17和电流精调旋钮18，使得高斯显示上显示的工作气隙14磁感强度为实验所需值；保持励磁电流信号不变，使得整个***在实验所需磁感应强度下工作若干分钟，完成磁化，调节电流粗调旋钮17和电流精调旋钮18至电流强度为0，将发射开关15以及开关23置于“OFF”档，取出样品池部分4中的样品，旋转调零旋钮25，对高斯测磁部分2进行调零，结束实验。
当然，上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
Claims (1)
1.一种直流电磁式液体磁化实验装置，其特征在于，包括电磁铁部分(1)、励磁电流发射部分(2)、高斯测磁部分(3)和样品池部分(4)；
所述电磁铁部分(1)包括铁芯(5)、线圈(6)、拱形的铜制铁芯固定柱(7)、铜制主体支撑柱(8)、铜制仪器盛放台(9)、导线固定圈(10)、胶质绝缘外壳(11)、散热装置(12)和铜制底座(13)；所述铁芯(5)由一对铁镍合金制成，直立放置，之间形成工作气隙(14)，所述铜制铁芯固定柱(7)用于抵抗铁芯间的吸引力，铜制铁芯固定柱(7)之间固定铜制仪器盛放台(9)，铁芯(5)与铜制底座(13)之间放置4个铜制主体支撑柱(8)，铁芯(5)绕有方向相同的聚酯包漆双芯铜导线线圈(6)，所述线圈(6)引出的导线用导线固定圈(10)固定在胶质绝缘外壳(11)上，所述胶质绝缘外壳(11)上装有多个散热装置(12)，胶质绝缘外壳(11)固定于铜制底座(13)上，线圈(6)外引导线连接励磁电流发射部分(2)；
所述励磁电流发射部分(2)包括发射开关(15)、VA显示器(16)、电流粗调旋钮(17)、电流精调旋钮(18)、电压粗调旋钮(19)、电压精调旋钮(20)、插孔(21)和输出线(22)；所述发射开关(15)位于励磁电流发射部分(2)的左下角，励磁电流发射部分(2)顶部为VA显示器(16)，所述电压粗调旋钮(19)、电压精调旋钮(20)位于励磁电流发射部分(2)中部左侧，用于调节电压以得到电压稳定的电信号；所述电流粗调旋钮(17)和电流精调旋钮(18)位于励磁电流发射部分(2)中部右侧，用于调节电流至实验所需大小；励磁电流发射部分(3)通过接入插孔(21)的输出线(22)输出至电磁铁部分(1)；
所述高斯测磁部分(3)包括高斯测磁部分开关(23)、电信号指示灯(24)、调零旋钮(25)、接孔(26)、高斯显示器(27)、支架(28)、磁感探头(29)和固定夹(30)；高斯测磁部分(3)由支架(28)支撑，工作状态由高斯测磁部分开关(23)控制，电信号指示灯(24)位于高斯测磁部分(3)右上角，指示工作状态是否正常；所述磁感探头(29)用于感应磁信号，一端经接孔(26)连接磁信号，另一端由固定夹(30)固定在铜制铁芯固定柱(7)上；所述高斯显示器(27)和调零旋钮(25)设置在高斯测磁部分(3)上；
所述样品池部分(4)放置于铜制仪器盛放台(9)，所述样品池部分(4)包括玻璃密封盖(31)和玻璃皿(32)；所述玻璃密封盖(31)和玻璃皿(32)上分别开有内外螺纹。
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