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磁悬浮转子的粘性调节原理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-06-09 0:34:25 * 浏览: 5
磁悬浮转子黏度计是一种新型的衰减黏度计。尽管Helmes早在1937年就描述了其原理,但直到1973年,Fremerey才使用小型磁体悬架来真正完成磁悬浮转子粘度计的实用性。信号测量方面的一些改进已于1979年正式投入商业使用。磁悬浮转子的粘度计的结构如图11-33所示。量规管中有一个直径约4.5毫米的金属球(转子),悬浮在真空中,量规管外有一对磁铁和三套电磁线圈。转子接收到的重力和磁铁施加的磁力相互抵消,但是这种悬浮是不稳定的,因此使用一组垂直排列的电磁线圈来调节转子的悬浮位置,从而使转子悬浮在一个稳定的位置。其他两组水平对称排列的正交电磁线圈由具有900相移的双相电源供电,以形成旋转磁场并将转子加速至大约410 Hz。当旋转磁场停止时,转子在真空中自由旋转,转子速度将在气体分子的作用下衰减。转子速度的衰减率由一组旋转的电磁线圈测量。磁悬浮转子粘度计使用转子速度的相对速度。衰减率与气压成正比,以测量压力。图11-33磁悬浮转子粘度计1转子,2管,3磁铁,4转子垂直稳定线圈,5转子旋转线圈,6级仪表,7个连接法兰。测量磁悬浮转子粘度计压力的基本公式为pmdash,压力,mdash,气体分子的平均速度,Pmdash,转子材料的密度,dmdash,转子直径,mdash,切线动量转移系数,在式(11-34)中是在分子流动的条件下建立的。随着气体压力的增加,气体的性质将从分子流转变为粘性流。公式(11-34)不再适用。磁悬浮转子粘度计的测量范围约为1Pamdash,10-4Pa。当磁悬浮转子粘度计在存在气体分子的情况下工作时,转子速度将下降有两个原因。一种是转子动量传递给与转子碰撞的分子(分子阻尼),另一种是转子磁矩。由电流的旋转分量产生的涡流和杂散磁场引起的阻尼(残余阻尼)引起的损耗。考虑到这两种阻尼,应将公式(11-34)修改为作为压力测量基础的阻尼类型。第二类阻尼与气体压力无关。公式(11.35)中的项代表两种阻尼的总和,第二项代表与压力无关的剩余阻尼。两者抵消后,是气体分子引起的阻尼。因此,在实际测量中应使用公式(11-35),这需要在压力测量之前准确确定残余阻尼。残余阻尼的测量应在足够高的真空条件下进行。此时,残余阻尼成为相对于分子阻尼的主要阻尼,而分子阻尼可以忽略。磁悬浮粘度计的转子无需机械悬挂,内部不产生电子,离子,热和辐射,测量过程中气体成分和压力不变,压力计外壳小(仅少数)毫升),气体吸收和排出的现象可以忽略不计。在没有泵送作用的情况下,这些显着的优势使得磁悬浮转子粘度计的应用越来越多。该量规还具有良好的稳定性。它是在中高真空范围内具有出色性能z *的真空计。它通常用作校准其他真空计的参考标准,或用作在真空标准之间进行比较的传输标准。