[发明专利]一种用于检测密度的水平方向磁悬浮检测方法

说明书

本发明公开了一种用于检测密度的水平方向磁悬浮检测方法，包括：(1)配置介质溶液，所述介质溶液为顺磁性介质溶液；(2)将介质溶液置于设有两块方形磁铁的磁悬浮检测装置，所述两个方形磁铁尺寸相等，左右同轴布置，且同极相向设置；(3)将样品用柔性件悬挂固定于介质溶液中，且使样品置于方形磁铁中心线上，所述样品为抗磁性材料；(4)测量被测样品横向悬浮距离；(5)计算样品密度；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所需求的装置操作简单，成本低廉，测量结果易于观测，测量范围广、精度高，易于实现自动化。

技术领域

本发明涉及一种检测方法，具体涉及一种用于检测密度的水平方向磁悬浮检测方法。

背景技术

密度是物质最基本的重要物理特征之一，不同物质的密度一般不同。同时，不同的内部微观结构、物质构成在宏观上也会体现在密度的变化上。密度的测量在科研、生产过程和生活中均具有重要的意义。

密度的定义为单位体积内物质的质量，2200年前阿基米德发现的浮力原理是大部分现有密度测量的基础原理，不同的密度测量方法均基于密度的基础计算公式：ρ＝m/V。

常用的测量方法为浮力法，比重瓶法，密度计法和密度梯度法。浮力法主要用于测量固体或测量互不相容的液体。比重瓶法可以较精确地测量固体和液体的密度。密度计法主要用于液体密度的测量。密度梯度法通过两种密度不同且互溶的液体构造适当的密度梯度来检测小尺寸样品的密度。这些测量的方法主要都基于阿基米德原理，原理比较简单，但是缺点在于，较难取得较高的测量精度，或者若要取得较高精度的结果，成本比较昂贵。其中，前两种测量方法的精度取决于质量测量的精度，密度计法取决于密度计的制造精度。因此，前三种方法想要取得较精确的结果，就需要精度高但昂贵的设备。而密度梯度法受限于密度梯度的制造方法，因此测量的误差较大。

磁性也是物质所具有的基本物理特征之一，任何物质在磁场中均会被磁化。根据磁化产生的附加磁场方向，物质分为顺磁性物质与抗磁性物质。其中，顺磁性物质的附加磁场与激励磁场方向相同，反之，抗磁性物质产生的附加磁场与激励磁场相反。结合物质磁性以及阿基米德原理提出的磁-阿基米德悬浮，使物体在磁场中的悬浮条件不再苛刻，可以取得较多应用。

对于阿基米德原理及其衍生方法，其对密度的测量通常较难达到较高精度；现有的密度检测方法，若要达到高精度的测量，通常需要使用昂贵的测量设备。并且，基于阿基米德原理的测量方法通常对小尺寸样品灵敏度不高，容易造成较大的测量误差。而其他密度测量方法则应用到较新的技术方法，测量设备较为昂贵，并且操作和计算方法繁琐，对小尺寸样品的密度测量的应用发展比较局限。

现有的磁悬浮密度测量方法，其测量范围受到顺磁介质溶液密度的局限，因此很难超过2.3g/cm³。哈佛大学Mirica等[NEMIROSKI A,SOH S,KWOK S W,et al.Tiltedmagnetic levitation enables measurement of the complete range of densities ofmaterials with low magnetic permeability[J].Journal of the American ChemicalSociety,2016,138(4):1252-1257]提出利用倾斜装置来扩大密度测量范围的新方法，将测量范围从0.8～2.3g/cm³扩大到0.0～23.0g/cm³。然而，物质与容器壁间的摩擦力难以消除，对不同的检测物质，需要添加不同质量分数的葡萄聚糖以提高顺磁溶液粘度并反复旋转容器使物质与容器壁分离，该方法操作繁琐，且需要对溶液密度进行多次标定。

发明内容

本发明针对现有测量密度的方法存在的技术问题，提出了一种成本低、测量范围广、精度高、实施简便的用于检测密度的水平方向磁悬浮检测方法。

一种用于检测密度的水平方向磁悬浮检测方法，包括如下步骤：