磁性液体场致界面不稳定性的实验研究

利用自行研制的磁性液体,搭建磁性液体界面不稳定性的实验装置,通过调控电磁铁的励磁电流产生不同的磁场,研究处于磁场中磁性液体界面不稳定性的现象,观察、检测磁性液体突起三维尖峰的数目、间距、高度随磁场的变化规律.实验结果表明,磁性液体处于磁场条件下,界面出现的三维尖峰的数目与磁场强度成正比,三维尖峰的间距与磁场强度成反比,...     

磁性液体的微致动性能

针对磁性液体在MEMS微致动器中的应用,对磁性液体在磁场中致动力的影响因素进行了理论分析。根据理论分析结果设计了一套磁性液体微致动性能测试实验台,并从磁场强度、磁性液体受力面积和磁性液体质量三个方面对其微致动性能进行实验研究。实验结果表明:磁性液体致动力与磁场强度近似呈线性关系;等量磁性液体作用面积越大,致动力越大;磁性液体致动力随磁性液体质量的增加不断增加,当磁性液体质量达到一定值时,磁性液体致动力大小趋于稳定。     

磁场下磁性液滴拉伸、移动和分裂现象及分析

将油基磁性液体逐渐加入到甘油溶液中,在永磁铁作用下得到直径分别为2.0,2.5,3.0,3.5和4.0 mm的磁性液滴。移除永磁铁后,观察分析不施加磁场或磁场换向频率为0~100 Hz内磁性液滴的不稳定性现象,并用CCD摄像机记录实验过程中的瞬间变化。结果表明:磁性液体漂浮于甘油表层,永磁铁作用下汇聚成椭球型,移除永磁铁后较长时间(48 h)内保持不变;磁场换向频率为0 Hz时,磁性液滴沿磁场方向迅速移动;磁场换向频率大于0 Hz小于等于100 Hz时,磁性液滴随磁场换向频率的变化产生拉伸、移动和分裂现象。磁性液滴移动前其拉伸长度随时间逐渐变化;磁性液滴能够移动的最大换向频率随液滴初始直径的增大而增大;磁性液滴在拉伸移动过程中出现分裂现象。了解和掌握磁性液滴在换向磁场下的变化规律,将进一步拓展磁性液体在检测方面的应用。     

磁性液体薄膜微形变的磁控研究

针对磁性液体薄膜在MEMS加工领域作为光刻掩膜的应用,为获得磁性液体薄膜在磁场作用下的微形变规律,设计了一套磁场下磁性液体薄膜微形变的磁控测试实验台,并从磁场强度、磁性液体种类、磁性液体中磁性颗粒质量分数、磁性液体量和磁场梯度五个方面对其微形变特性进行实验研究。利用磁性液体薄膜形变高度和半径两个参数对其微形变效果进行了评价,实验结果表明:磁性液体薄膜凸起高度与磁场强度平方呈正比;基载液密度低的磁性液体凸起高度大;烃基磁性液体在磁性颗粒质量分数为25%时形变效果最好;磁性液体在达到一定的体积后其凸起高度几乎不变;磁场梯度越大,其凸起高度越明显,形变图形越佳。     

磁性液体强化扬声器音圈散热的实验研究

实验将封有聚α-烯烃合成油基磁性液体的两玻璃管放置于磁场中,研制了磁性液体在均匀磁场中瞬态双热线导热 系数的实验测量装置,测试发现磁性液体的导热系数在均匀磁场中随磁场强度的增大而显著增大.研制了恒压法在线实时 检测扬声器音圈温升的测量装置,评价了在同一工况下空气和磁性液体对扬声器音圈温升的影响,测量发现磁性液体能显著 ...     

一种声学发射换能器的实验研究

采用有强磁化特性的磁性液体作为换能器中制动元件,实验建立一个交变的梯度磁场作用于磁性液体,通过压电陶瓷换能器检测到磁性液体振动而产生的声波,发现磁性液体在交变梯度磁场作用下有磁致伸缩效应。导出了磁性液体振动特性的动力学一般方程,揭示了交变的梯度磁场作用引起了交变的磁性液体的内压强,从而引起磁性液体的体积发生伸缩,产生机械振动,激励空气产生声波的机理。以磁性液体为制动元件可以研制较理想的大功率低频宽带声学发射换能器。     

磁性液体合成装置的研制及其应用

分析了现有磁性液体合成装置的弊端,并进行针对性改装和部分设计。改装后的合成装置主要由脉冲电源、冷却、温控、搅拌、进料和调节等六部分组成。利用新改制的合成装置,对气-液两相介质进行脉冲活化和电离,通过适当控制脉冲频率、脉冲电压、工作电流等放电参数和反应过程的温度,只需2h左右即可合成性能较好的磁性液体,极大地缩短了制备周期。利用SEM,VSM和电子天平等技术手段对产品进行检测分析,构成磁性液体的磁性颗粒平均粒径为10nm,密度为1.025g/cm3,磁饱和磁化强度达3×105A/m,没有磁滞现象。并根据磁性液体场致效应明显特性,研制出"封闭式磁性液体立体磁场观察器"。     

智能测试磁性液体表面张力系数的实验研究

利用同种磁性液体表面张力智能测试仪在不同边界条件下对磁性液体的表面张力系数进行了测试,实验结果表明,磁性液体的表面张力系数与磁场强度及其饱和磁化强度成正比。利用不同的仪器、在相同边界条件下对同种磁性液体表面张力系数测试的结果表明,智能仪器能够准确获取磁性液体液膜断前、断后的电压值,减小依靠人眼盲读电压值产生的误差,测试精度比传统仪器提高了4.14%。     

纳米磁性液体零泄漏密封保护器的实验研究

在某些特殊密封场合下,阀的密封优良与否具有重要意义,零泄漏就显得尤为重要。利用电磁式磁性液体零泄漏保护器搭建实验平台,记录了不同性状磁性液体在不同励磁电流下的耐压值,对比这些曲线之间的差异。实验表明:磁性液体的耐压值与磁感应强度成正比,在同等磁感应强度下,除去在点240 mA附近之外,耐压值的高低顺序依次为:样本1、样本2、样本3。根据电磁式保护器各磁场下的耐压情况,设计出三种不同尺寸的永磁环,研制出永磁式磁性液体密封保护器,扩大了保护器适应范围,提高了保护器的安全性能。总结出相关结论,对磁性液体密封中磁性液体的选取提供指导。     

基于形状工程的可靠磁性逻辑器件和触发器实现

纳米级磁性逻辑器件是一种新兴的场耦合计算范例,可用于实现非易失性和极低功耗的磁性逻辑电路.然而,杂散磁场和温度波动热效应阻碍了器件和电路的可靠转换.该文研究了对称缺失等腰三角形特殊形状纳磁体的转换特性,提出了利用这种特殊形状纳磁体实现磁性逻辑器件可靠转换的方法.基于特殊形状纳磁体器件设计了流水线RS触发器时序电路,并采用OOMMF软件进行了性能模拟.结果表明,特殊形状纳磁体实现的基本触发器电路不但能够进行可靠的流水线计算,同时还具有较高的工作温度和良好的按比例缩小特征.     

一种基于磁流体磁致折变效应的新型光纤Sagnac磁场传感器

实现了一种基于磁流体(MF)磁致折变效应的新型光 纤Sagnac磁场传感器。在单模-无芯-单模(S-N-S) 结构中,当外界折射率小于且接近无芯光纤(NCF)的折射率时,NCF可以看作阶跃型的多模光 纤(MMF)。实验测量了 传感器在不同外界磁场强度下的透射光谱,研究了其磁场传感特性。结果表明,由于MF的磁 致折变效应, 随着垂直于传感器方向的外界磁场强度的增加,环绕NCF的MF折射率减小,从而引起透射谱 的干涉 峰光强增加。整个实验装置处于室温20℃,在波长1557.5nm处,磁场 传感灵敏度为0.33dB/mT;在波长1580.1nm 处,磁场传感灵敏度为0.32dB/mT。本文传感器灵敏度高、无磁滞现 象和消光比稳定。搭 建了相应的光电检测系统,将某一波长光强的改变转化为电信号,且测得相对误差小于3%, 具有很好的应用前景。     

激光抽运-检测型原子磁力仪对交变磁场的测量北大核心CSCD

交变磁场作为磁场一种特殊的存在形式,有着广泛的应用和学术价值,而现阶段没有行之有效的方法对交变磁场进行绝对测量。抽运-检测型原子磁力仪具有量程宽、灵敏度高、能准确反映磁场真实特性,在磁场测量及标定中具有非常重要的意义。通过对抽运-检测型原子磁力仪在交变磁场激励下作用机理研究,对实验装置进行改进,实现抽运-检测型原子磁力仪对交变磁场的绝对测量,在Z轴方向上实现了背景磁场40000 nT,频率为100 Hz、磁场强度幅值为1000 nT的交变磁场测量;在Y轴方向上实现了背景磁场1000 nT,频率为20 Hz、磁场强度幅值为500 nT的交变磁场测量。测量结果表明该实验装置适用于低频、弱磁场强度交变磁场的测量,该方法为交变磁场的测量和标定提供一种切实可行的技术手段。     

采用超磁致伸缩薄膜的光纤磁场传感器

采用马赫-曾德尔干涉仪,对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试.结果表明:在1 kHz调制频率附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1 kA/m的条件下,系统输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50 kA/m的直流磁场范围内,传感器可探测的最小磁场变化为8.6×10-2A/m.     

基于SSS结构仿真的F-P腔磁流体填充光纤传感器研究

光纤传感器在工业生产对磁场检测具有着重要意义。本文研究了基于SSS结构的F-P腔磁流体填充光纤传感器对于磁场的敏感性问题。首先,通过Rsoft软件对SSS光纤传感器结构特点进行了研究。由SSS的传感区域延伸出磁流体的填充的实验思路,搭建了磁场发生器,制作了将磁流体填充进F-P结构光纤空腔内传感器,通过变化磁场强度对磁流体的折射率性质进行了研究。得到了磁流体在磁流体在一定的磁场强度内,折射率与磁场强度成一定比例的关系,并实现了F-P腔磁流体的填充。     

Fe 掺杂 GdBaCo2O5.5–δ的变磁性行为研究

采用固相反应法制备了 GdBaCo1.8Fe0.2O5.5–δ块体，通过 XRD 及 PPMS 测量表征了样品的结构及磁性特征。研究结果表明，样品为单相正交层状钙钛矿结构，样品磁矩和测量历史有关，呈现团簇玻璃行为。样品在反铁磁奈尔温度以下存在变磁性转变行为，转变磁场区域较宽，转变磁场强度随着温度升高而降低。这些磁性行为被认为和掺铁样品中的相分离相关。     

外加太赫兹场与磁场作用下的高电子迁移率晶体管电流特性

外加太赫兹(THz)场垂直入射高电子迁移率晶体管(HEMT),使得HEMT中产生的载流子激发沟道内的等离子振荡,振荡频率处于太赫兹范围.论文研究了外加磁场对该器件电流特性的影响.结果表明,随着外加磁场强度的增加,HEMT的响应率峰值发生蓝移.因此通过改变磁场能够对HEMT的振荡响应实现有效调谐.     

外加太赫兹场与磁场作用下的高电子迁移率晶体管电流特性

外加太赫兹(THz)场垂直入射高电子迁移率晶体管(HEMT),使得HEMT中产生的载流子激发沟道内的等离子振荡,振荡频率处于太赫兹范围.论文研究了外加磁场对该器件电流特性的影响.结果表明,随着外加磁场强度的增加,HEMT的响应率峰值发生蓝移.因此通过改变磁场能够对HEMT的振荡响应实现有效调谐.     

弱磁场中向列相液晶TEB30A薄膜自衍射现象研究

采用1.5 mW低功率的He-Ne激光(632.8 nm)正入射向列相液晶TEB30A薄膜,研究向列相液晶TEB30A薄膜在不同强度的弱磁场(0、0.4649、0.5062和0.5185 T)中的远场衍射特性。实验结果表明,向列相液晶TEB30A薄膜在4种不同强度的弱磁场(0,0.4649,0.5062和0.5185 T)中都能产生远场衍射。衍射图样会随磁场强度的增加而发生明显的变化。衍射环的数目增加,衍射环宽度变宽,衍射场向外拓展。当磁场强度为0.5062 T时,衍射环上出现了近似相互平行的干涉直条纹。当磁场强度达到0.5185 T时,干涉直条纹更加明显的趋于平行。在弱磁场的作用下,激光束在远场的散度变得明显。基于Kirchhoff-Fraunhofer衍射积分原理的理论模拟结果表明,当激光通过处在弱磁场中的向列相液晶TEB30A薄膜时,横向非线性相移会增大。随着弱磁场强度由0 T增加到0.5185 T,非线性相移也由4 π增加到20 π。弱磁场引起样品非线性相移增大,导致其远场衍射图样发生了变化。远场衍射光强图样的变化也是透射光能量分布的改变,因此,可将弱磁场调控向列相液晶这一技术应用于磁控光开关及光限幅等领域。     

基于超磁致伸缩材料的光纤光栅磁场传感器

在分析光纤光栅传感原理的基础上,设计了一种基于超磁致伸缩材料的光纤光栅磁场传感器.先将一根光纤光栅粘贴在超磁致伸缩材料上;为补偿温度对磁场测量光纤光栅传感器的影响,再将另一根光纤光栅的一端固定在有机玻璃上并保持自由状态.对设计的传感器进行温度和磁场强度响应特性实验,在0~40℃的范围内,磁场测量和温度补偿光纤光栅的温度灵敏度分别为22和9.9pm/℃.在0-1200×10^-4 T范围内,传感器的磁场强度检测灵敏度约为1pm/1×10^-4 T,分辨率为1×10^-4 T,线性度为0.9963,稳定性约为±3×10^-4 T,为弱磁场的测量提供了一种新方法.     

用于磁流变液体阻尼器的可控电流放大器

磁流变液体是最有发展前途的智能材料之一,具有良好的电控性和广泛应用前景。可控电流放大器在磁流变液体应用中起着调节磁场强度的作用,它的性能影响磁流变液体的快速反应速度。文中提出一种可调PWM(脉宽调制)闭环控制电流放大器,元器件少,成本低廉,调节容易,控制方便。不仅适用于磁流变液体磁场控制,还可用于许多电机、照明、电动执行机构和电加热器场合。闭环控制电流放大器由PWM芯片DRV103、闭环电流反馈电路和占空比信号电压线性变换3部分组成。给出了电路设计、调试方法和实验结果。