一种流体中微小磁颗粒测量装置及其测量方法与流程

本发明属于磁性敏感器件领域，尤其涉及一种流体中微小磁颗粒测量装置及其测量方法。

背景技术：

磁性微小颗粒广泛应用于各种领域诸如无损探伤、生物磁珠、磁流体等等。因此通过对微小磁颗粒的表征和测量就可以对各种目标进行间接的测量和监控。很多微小磁颗粒的应用场合往往将其和流体结合形成一种液体中包含微小磁颗粒的载体。所以开发一种能够对液体中微小磁颗粒进行表征的高灵敏测试装置具有很大的实用价值。

技术实现要素：

本发明提出了一种流体中微小磁颗粒测量装置，包括：敏感材料；绝缘覆盖层，其紧密地包裹所述敏感材料；测量容器，其为中空的结构，并和所述敏感材料紧密结合，形成轴心为绝缘覆盖层紧密包裹敏感材料的中空腔体；入口和出口，其分别开在所述测量容器两端，用以测量目标的进入和离开所述测量容器；信号线圈，其绕在所述测量容器表面，可从其两端取得所需的信号；驱动源，与所述敏感材料连接，在所述敏感材料两端施加驱动信号；偏置线圈，其绕在所述测量容器表面，并在其两端施加偏置源。

本发明中，所述敏感材料为磁敏感材料，其磁导率会在磁场变化时发生相应变化。

本发明还提出了一种流体中微小磁颗粒测量方法，其包括以下步骤：

步骤一：流体中的磁颗粒从入口中进入中空腔体；

步骤二：通过驱动源在敏感材料的两端施加驱动信号；

步骤三：在偏置线圈上施加偏置源，产生一个磁场影响流体中的磁颗粒，使其信号最优化；

步骤四：在测量容器表面的信号线圈两端取得磁场的信号

步骤五：测量完成后从出口中将测量目标排出。

本发明中，所述驱动源驱动所述敏感材料，使其磁导率发生周期性的变化从而导致信号线圈中产生信号。

本发明中，所述信号线圈包围在测量腔体外，测量目标存在于测量线圈之内。同时使测量目标最大化靠近驱动敏感材料。

本发明中，所述绝缘覆盖层，通过电磁相互作用提高敏感材料的性能，同时对敏感材料起到保护作用，隔绝不利因素。

本发明的有益效果在于：可以对流体中的微小磁颗粒进行高精度的测量，信号的强度对应于磁颗粒的数量。本装置将传感器和测量腔体结合在一起，形成一个整体，一方面可以实现测量的简便化同时使目标和传感器的相对距离尽可能的小，提高了测量精度。

附图说明

图1为本发明一种流体中微小磁颗粒测量装置的结构示意图。

图2为本发明一种流体中微小磁颗粒测量装置的侧视图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1和图2所示，本发明提出的流体中微小磁颗粒测量装置，包括：敏感材料1；绝缘覆盖层2，其紧密地包裹敏感材料1；测量容器3，其为中空的结构，并和敏感材料1紧密结合，形成轴心为绝缘覆盖层2紧密包裹敏感材料1的中空腔体9；入口4和出口5，其分别开在测量容器3两端，用以测量目标的进入和离开测量容器3；信号线圈6，其绕在测量容器3表面，可从其两端取得所需的信号7；驱动源8，与敏感材料1连接，在敏感材料1两端施加驱动信号；偏置线圈10，其绕在测量容器3表面，并在其两端施加偏置源11。

基于以上流体中微小磁颗粒测量装置，本发明还提出了一种流体中微小磁颗粒测量方法，其包括以下步骤：

步骤一：流体中的磁颗粒从入口4中进入中空腔体9；

步骤二：通过驱动源8在敏感材料1的两端施加驱动信号；

步骤三：在偏置线圈10上施加偏置源11产生磁场；

步骤四：在测量容器3表面的信号线圈6两端取得磁场的信号；

步骤五：测量完成后从出口5中将测量目标排出。

本发明中，绝缘覆盖层2在两端和中空的测量容器壁融合形成一个中空的腔体。

本发明中，绝缘覆盖层2将敏感材料芯包裹使之和中空腔体9内部隔绝，从而一方通过电磁相互作用提高灵敏度，其次保护其不受外界条件和环境的污染。

本发明中，信号线圈6绕在中空腔体9外表面，其和敏感材料1就构成了传感器。

本发明在测量时，在敏感材料1的两端施加一个交流驱动信号，这个驱动信号使敏感材料1中产生一个交变的磁场，这个磁场会使材料中的磁导率产生周期性的变化。当敏感材料1为具有较高磁导率的软磁材料时，这个周期性变化的磁导率就会受外加磁场的影响产生变化。绕在腔体外的信号线圈6中就会感应到一个相应的信号，这个信号的强度和外加的磁场呈一一对应的关系。

本发明测量装置中传感器和目标腔体被设计成一个整体。测量时流体中的微小磁颗粒就通过开在容器壁一端的入口4流入空腔，流体中的微小磁颗粒产生的磁场方向是随机的，通过偏置线圈10产生一个偏置磁场使磁颗粒磁场偏移到一个方向，同时如果磁颗粒具有超顺磁性则通过偏磁场使其产生的磁场变得较大。磁颗粒产生的整体磁场对敏感材料1的磁导率产生变化进而导致信号线圈6两端取得的信号产生变化。通过测量这个信号就可以对微小磁颗粒进行表征。测量完成后目标从出口5处排除完成测量。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种对流体中微小磁颗粒磁场的测量装置，其包括敏感材料；绝缘覆盖层，其紧密地包裹敏感材料；测量容器，其为中空的结构，并和敏感材料紧密结合，形成轴心为绝缘覆盖层紧密包裹敏感材料的中空腔体；入口和出口，其分别开在测量容器两端，用以测量目标的进入和离开测量容器；信号线圈，其绕在测量容器表面，可从其两端取得所需的信号；驱动源，与敏感材料连接，在敏感材料两端施加驱动信号；偏置线圈，其绕在测量容器表面，并在其两端施加偏置源。本装置将传感器和测量腔体结合在一起，形成一个整体，一方面可以实现测量的简便化同时使目标和传感器的相对距离尽可能的小，提高了测量精度。

技术研发人员：张清;王江涛;赵振杰;李欣;潘海林;王振辉;徐刚
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：2017.06.07
技术公布日：2017.11.03