磁化方法

磁化方法（精选7篇）

磁化方法 篇1

专利号:200810136971.3

乳化液是金属切削加工中通常使用的水基切削液，因其冷却润滑性能不佳，导致乳化液使用量大;为了提高乳化液冷却润滑性能，在切削难加工材料时需要使用极压乳化液，即往乳化液中加入极压添加剂，但极压添加剂中含有大量的硫、氯、磷等有害物质，即浪费资源，又污染环境。因此，我们提供一种磁化处理的乳化液及其制备方法。

制备磁化处理乳化液的方法按以下步骤实现：1、将乳化液置于磁化处理系统中;2、在磁场强度为2500～3000GS、磁化速度为0.8～1.2m/s、温度为20℃～40℃的条件下，磁化处理时间30至70min/L，即得磁化处理的乳化液。

乳化液磁化后，乳化液粒径变为1μm以下，粒径范围更加集中，同时磁场的作用使水合乳化液分子缔合团断开变成小分子团或单个水合乳化液分子，且运动变得更加有序，使乳化液更易于渗入切削区的毛细管，形成润滑性能更好的边界润滑层，提高了冷却润滑性能。磁化处理的乳化液用于金属切削加工中的冷却润滑，与未处理的乳化液相比，切削力和切削变形系数减小了7%～9%，即减少了能源消耗;乳化液及极压乳化液的用量减少，即节省了资源;减少了废液排放，减轻了极压添加剂对环境的污染;同时，金属切削加工表面质量得到了改善，切屑呈规则螺卷状且颜色变浅，使得切削过程更加平稳，切屑也易于处理。

联系人：韩荣第

地址：哈尔滨市南岗区西大直街92号

哈尔滨工业大学

邮编：150001

磁化方法 篇2

随着我国石油化工以及能源产业的迅猛发展, 钢管的需求量日益增加。然而在钢管生产过程中, 受加工工艺影响, 有可能出现裂纹、腐蚀等缺陷, 使用时会带来一定的安全隐患。根据美国石油协会标准[1]及国家标准[2]要求, 无缝钢管和焊接钢管在出厂之前必须进行100%的探伤。

漏磁检测法能对铁磁性材料表面、近表面以及内部的缺陷进行有效的检测, 而且成本较低, 便于实现自动化, 因而被广泛应用于钢管检测。为了保证检测效率, 需要不断提高钢管检测的速度。现有的高速漏磁检测研究多集中于感应涡流对检测信号的影响[3-4], 在磁化方法方面, 已有基于钢管直行的正交磁化方法[5]。但并没有文献对高速漏磁检测中的信号一致性进行深入研究。

在漏磁检测中, 当磁化场与缺陷垂直时漏磁场最大, 因此对纵向缺陷进行检测时需要对钢管进行周向磁化。由于钢管沿周向的磁导率小于沿轴向的磁导率[6-7], 在对钢管进行周向磁化时难以使其达到饱和, 并且与轴向磁化时形成的均匀磁场不同, 由于钢管圆周状的几何形态, 周向磁化时磁通难以全部沿周向从钢管内部通过, 会有一部分磁通扩散到空气中[6], 因此在磁极处磁场最强, 在两磁极中间的区域磁场最弱, 出现了磁场周向分布的不均匀。磁极在轴向方向的长度有限, 磁化场覆盖的轴向区域也是有限的, 只能对钢管的局部进行磁化, 因此, 在钢管轴向也会出现磁场分布的不均匀。

通过对钢管螺旋前进运动模型的分析, 发现在对纵向伤进行检测时, 为了实现全面扫查, 检测速度越快, 需要检测阵列探头沿轴向布置的距离越长。然而使用传统的磁极对钢管进行周向磁化时, 磁场沿轴向分布的均匀区域较小, 如果阵列探头覆盖的范围超出了均匀磁场所覆盖的范围, 则同一缺陷经过阵列探头的各个探头时得到的信号会出现严重的不一致, 这样就无法对缺陷做出准确的评估, 从而影响了检测精度。为此, 本文提出了一种优化的周向磁化方法, 通过对磁化极靴的结构进行优化, 改变励磁磁路, 使钢管在检测中得到均匀分布的磁场, 从而改善信号的一致性。

1 纵向伤周向磁化检测原理

根据伤的垂直检出理论, 激励磁场与伤平行时几乎没有漏磁场, 当激励磁场与伤垂直时, 产生的漏磁场最大, 对纵向伤检测时, 需要对钢管进行周向磁化, 磁化场由绕在磁极靴上的线圈产生。由于磁极正对的管壁处形成的磁场分布很不均匀, 且管壁与极靴间空气中的磁场分布也很乱[5], 而在远离两磁极的管壁中央区域磁场分布较均匀, 因此应将检测探头布置在该区域, 磁极靴及探头位置如图1所示, 探头1和探头2均为沿轴向延伸的阵列探头。

目前, 对钢管纵向缺陷进行全面扫查的方式主要有两种:一种是探头和磁化器原地旋转, 钢管直线前进;另一种是探头和磁化器固定, 钢管螺旋前进[8-10]。如图2所示, 在探头和磁化器固定、钢管螺旋前进的方式中, 为满足对纵向伤的全面覆盖, 需要满足如下条件:

2L ≥P (1)

式中, L为单个纵向探头的有效长度;P为钢管螺旋扫查形成的螺距。

钢管的检测速度 (钢管直线前进的速度) v与螺距有如下关系:

v=nP (2)

式中, n为钢管旋转速度。

由此可见, 在高速漏磁检测中增大螺距可提高检测效率。但是由于式 (1) 的限制, 为了保证纵向伤的全面扫查, 必须扩大单个探头的纵向有效检测范围。

2 纵向伤检测信号一致性问题

根据上文的结论, 为了提高检测效率, 需要扩大阵列探头沿轴向的覆盖范围, 但是由于周向磁化时磁场分布的不均匀性, 同一缺陷经过探头阵列中的不同探头时会出现信号的不一致性。下文采用ANSYS有限元仿真的方法, 对传统磁极靴的磁化效果进行分析。

建立图3a所示的有限元模型, 钢管外径为90mm, 壁厚为8mm, 磁极靴尺寸为200mm×40mm×50mm, 磁极靴底面到钢管外表面的距离为15mm, 用RACE命令建立围绕磁极靴的跑道型线圈, 加载的电流激励为15 000安匝。得到的磁场分布见图3b, 为了便于观察, 将钢管的侧面展开成了一个平面, 从图3b可以看出, 传统磁极靴模型得到的均匀磁化的区域较小。

为了进一步说明缺陷信号的不一致性, 分别在图3b所给出的3个位置建立纵向缺陷的模型, 位置1为钢管侧面的正中心, 位置2与位置1的轴向距离为50mm, 位置3与位置1的轴向距离为100mm, 缺陷尺寸为20mm×3mm×2mm, 图4所示为缺陷在3个位置的漏磁信号。

从图4可以看出, 如果阵列探头轴向覆盖的区域超出了均匀磁化的范围, 缺陷在各个探头中得到的信号就会出现严重的不一致, 这时将无法对缺陷进行精确的评价。

3 周向磁化的优化

为了保证检测效率, 需要使阵列探头在轴向上有足够的长度, 然而磁场分布在轴向的不均匀性制约着探头阵列沿轴向布置的长度, 解决该问题最为关键的就是如何在钢管表面建立均匀的磁场。

在传统磁极靴模型的基础上进行了拓展, 建立图5a所示的模型, 在原有磁极的下方加上一个导磁板, 将一部分磁场导入远离磁极的区域, 从而扩大了磁场在轴向上的覆盖范围。模型中使用的导磁板尺寸为300mm×40mm×10mm, 仍然保持导磁板底面到钢管外表面的距离为15mm。使用该磁极靴后, 钢管表面的磁场分布如图5b所示。

从图5b可以看出, 与传统的磁极靴磁化效果相比, 在加上导磁板之后, 磁场所覆盖的范围有所扩大, 而且磁场分布也更加均匀, 取得了一定的优化效果, 但该模型还存在一些问题。通过对磁场分布云图的观察可以发现, 钢管表面的磁场存在中间要比两边微强的现象, 所以, 进一步地, 为了消除或者减弱拓展后的周向磁化区的磁化场的差异分布, 试图对拓展的导磁板进行优化处理。

将空间分成两部分进行分析:第一部分为钢管中间150mm区域及其上方的空气和导磁板, 该部分钢管表面磁场较大;第二部分是钢管两边的区域及其上方的空气和导磁板, 该部分的钢管表面磁场较小。根据磁路理论, 有

式中, Φ为通过原磁极的总磁通;Rm1、Rm2分别为上文所划分的第一部分和第二部分的磁阻;Φ1、Φ2分别为进入这两部分区域的磁通。

由式 (4) 可以得到Φ1/Φ2=Rm2/Rm1, 因此增大Rm1可以减小Φ1/Φ2, 结合式 (3) 可知, 导入钢管中间部位的磁场会减弱而导入两边的磁场会增强, 这样就使钢管表面磁场更加均匀。根据磁阻的计算公式, 可以通过减小磁导率来增大磁阻, 从而控制导入两部分的磁场。因此, 建立图6a所示的优化模型, 在之前加上的导磁板上开一个槽, 这样由于中间部位磁阻的增大, 一部分磁场就会往两边扩散, 从而达到使中间磁场减小、两边磁场增大的目的。仿真中所开的槽尺寸为150mm×40mm×5mm, 钢管表面磁场分布见图6b。

由图6b可以看出, 在对磁极靴进一步优化后, 均匀磁场的区域也进一步扩大, 为了更好地比较这3种磁极靴的磁化效果, 对这3种模型, 在探头所在位置, 沿钢管轴向取一段长600mm的路径, 得到路径上各个点的磁感强度, 结果如图7所示。

若认为磁感应强度增益在2dB范围内时磁场是均匀的, 则传统磁极靴磁化下的均匀区域沿轴向的长度为150mm, 加导磁板后均匀磁场区域扩大为180mm, 在导磁板上开槽后均匀磁场区域进一步扩大。为了取得最佳的优化效果, 分别计算了不同开槽大小时钢管上均匀区域的长度, 结果如图8所示。计算结果表明, 开槽过小时, 中间区域磁阻的减小不够明显, 不足以降低中间区域的磁场, 因此均匀磁化区域较小;而开槽过大时, 两边的磁阻与中间区域的磁阻一起减小, 也不能很好地起到增大均匀磁化区域的作用, 开槽长度为150mm时, 均匀磁化区域长度达到最大值246mm。

为了验证磁极靴优化后对缺陷信号一致性的改善作用, 同样在图3b所示的3个位置建立缺陷, 缺陷尺寸也与之前相同, 得到的漏磁信号如图9所示。可以用幅值和基线位置的相对改变作为两个评定一致性的指标, 具体做法如下:①幅值的相对改变为最大最小信号幅值之差与最大检测信号幅值之比, 即ΔBamp-u=ΔBamp/Bamp-max;②基线的相对变化为基线的漂移值与最大检测信号幅值之比, 即ΔBbase-u=ΔBbase/Bamp-max。从图9可以

看出, 位置1处的检测信号最大, 为0.596T;位置3处的幅值最小, 为0.586T, 位置1与位置3处的基线漂移为0.181T。因而可以计算出幅值的相对变化ΔBamp-u=1.6%, 基线漂移相对量ΔBbase-u=30%。为了对比未进行优化时的数据, 对图4中的结果计算这两个评定信号一致性的指标, 结果分别为ΔBamp-u=50%和ΔBbase-u=31%。

4 应用

为了验证磁极靴优化的效果, 将其用于实际检测现场, 检测设备如图10所示。被测钢管的规格、缺陷尺寸、磁极靴尺寸都与仿真中使用的数据相同。优化前后的检测信号如图11所示。图11中, 1、2、3分别为图3b中的3个位置得到的信号。从图11可以看出, 使用传统磁极靴时, 检测信号幅值的相对变化ΔBamp-u=68%;使用加开槽导磁板的磁极靴时, 检测信号幅值的相对变化减小, ΔBamp-u=13%。与仿真不同的是, 在实际应用时, 可以在开始检测前分别对每个通道进行标定, 使各探头在没有缺陷时的基准电压为0, 因而得到的检测信号并未出现基线的漂移。使用加开槽导磁板的磁极靴后, 信号的一致性得到了很好的改善, 有效地提高了检测精度。

5 结论

(1) 根据对钢管螺旋前进运动的分析发现, 在对钢管实现全面扫查的前提下, 检测探头沿轴向覆盖的范围的扩大能提高检测速度。

(2) 通过有限元仿真分析, 得到传统磁极靴磁化时钢管表面的不均匀磁场分布, 并在不同磁化强度的区域建立同一缺陷, 取出其漏磁信号, 说明在传统磁极靴磁化下得到的信号会出现不一致性。

(3) 对传统磁极靴进行了优化设计, 在其下方加一个导磁板, 将一部分磁场导入远离磁极的区域, 从而扩大了磁场覆盖的范围。由于钢管表面磁场还存在中间大两边小这一现象, 更进一步地对磁极靴进行了优化, 在导磁板的中间开一个槽, 增大中间部位的磁阻, 从而使导入钢管中间部位的磁场减弱, 两边的磁场增强, 钢管表面获得的均匀磁场区域显著扩大。将本文提出的磁化方法与传统磁化方法进行对比, 发现该方法有效地改善了信号的一致性, 从而提高了检测的精度。

摘要：在钢管螺旋推进漏磁检测扫描中, 检测速度越快, 要求的检测探靴轴向长度越长, 使得扫描覆盖范围超出了均匀磁化区, 出现信号不一致的问题。针对钢管纵向伤检测中检测精度与速度相互制约的问题, 以保证钢管纵向伤高速检测的信号一致性为目标, 采用有限元仿真与实验验证相结合的方法, 分析了周向磁化中磁极靴的结构对钢管表面磁场均匀性的影响。在此基础上提出了一种纵向伤漏磁检测磁化方法, 扩大了钢管表面的均匀磁场区域, 在同样的检测区域内提高了检测信号的一致性。

关键词：钢管,漏磁,无损检测,纵向伤,周向磁化

参考文献

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[9]康宜华, 武新军.数字化磁性无损检测技术[M].北京:机械工业出版社, 2007.

极度活跃的磁化循环（英文） 篇3

The relationship between stars and planets is usually rather one-directional—the star rules over its celestial subjects, blasting them with radiation, blessing them with warmth.The puny planets simply take what they get.But sometimes a planet is so massive, and so close to its star, that the smaller object can exert (发挥) considerable influence on its stellar neighbor.

Such is the case with the planet orbiting the star Tau Boötis—Tau Boo for short.The giant world, six times the mass of Jupiter, was discovered in 1996 circling the bright star some 50light-years from the sun.Tau Boo b, as the planet is known, passes so close to the star in its orbit—less than one twentieth the distance between Earth and the sun—that it drags the stellar surface along with it, thereby synchronizing the rotation of the star with the orbit of the planet.

The gravitational interaction may drive a hyperactive flipping of the star’s magnetic field as well.New research shows that the magnetic poles of the star reverse on timescales of one Earth year or less, so that the magnetic field cycles back to its original orientation within two years.The researchers say that Tau Boo is only the second star—after the sun—for which a complete magnetic cycle has been documented.But Tau Boo’s progression is far faster than the sun’s cor-responding magnetic cycle, which takes 22 years to complete.

The research, which has been submitted for publication inthe Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, confirmsearlier indications of Tau Boo’s rapid magnetic cycling basedon preliminary observations spanning just a few years.“Whenyou have only three data points, you could say that it’s possi-bly a cycle, but it’s good to get more data points to besure, ”says astrophysicist Rim Fares of the University of SaintAndrews in Scotland.She presented the new data this week atthe U.K.’s National Astronomy Meeting.

From 2006 to 2011, Fares and her colleagues tracked themagnetic field of Tau Boo and nine other stars using the Cana-da-France-Hawaii Telescope on Mauna Kea and the Bernard Lyot Telescope in the French Pyre-nees.The new observations uphold the suggestion, put forth by Fares and her colleagues in 2009, that the star’s magnetic cycle lasts about two years, but the researchers are not yet able to mea-sure precisely how short the cycle is.“We see the flip after 12 months.Did other flips happenin between?We cannot be absolutely sure of that, ”Fares says.

The cause of Tau Boo’s rapid oscillations (振动) in its large-scale magnetic field has not yetbeen identified, but the nearby planet makes a compelling suspect.“This star is interesting be-cause it has a very massive planet, ”Fares says.“It has a very massive hot Jupiter that is orbit-ing very close.”The gravitational pull of the planet may be contributing shear forces to the convective layer (对流层) of the star, where roiling plasma (等离子体) creates the magnetic field.Further studies of the magnetic fields of stars, with and without planets, will help clarify the

优化探究学习磁化课堂色彩 篇4

一、巧设生活问题 激发探究情境

新课标要求我们要以学生发展为主体, 充分运用所学知识解释生活中的化学现象, 有效解决与化学有关的问题.为此, 应努力从化学的视角去展示社会的可持续发展, 要有意识地把教材内容与学生的实际生活联系起来, 去探索新知, 逐步培养他们形成综合的科学观和对有关问题探究热情.因此, 在教学过程中, 教师可紧扣教学内容, 把我们身边典型的学生非常熟悉的生活案例或发生的故事巧妙引入课堂, 不仅能调动学生学习的积极性, 而且能激发学生的探究欲望, 使课堂教学趣味横生.从而才能使同学们真正体验到知识的价值, 进一步感受到化学与现实生活的紧密联系, 有效提高学生探索能力.

例如, 在探索燃烧和灭火的教学时, 笔者运用多媒体展示2010年11月15日上海余姚路胶州路大楼失火情境, 同学们兴趣盎然, 立即展开联想, 他们再不是纸上谈兵了, 此时, 笔者充分利用这一有利时机, 随即引导同学们探索下列问题:1.发生火灾的原因是什么 2.我们如何在火灾发生后, 进行自救 3.火灾发生后我们如何灭火 4.我们平时怎样防止火灾 5.如果你当时在现场, 你又如何处理?问题一出现, 同学们议论纷纷, 探究热情非常高, 笔者要求学生在小组完成, 看那一小组完成最好、最快.同学们在小组里, 有的在查阅资料, 有的在思考, 有的在上网搜索相关资料, 等等, 进行多渠道地获得信息、解决问题方法, 之后, 组织各组学生进行交流发言, 让学生品尝在探究过程中经历了挫折、成功和喜悦, 极大地提高他们探究化学的欲望, 激发联想, 这样的课堂教学魅力无穷, 教学效果显著.

二、指导自主探索 营造合作情境

教学实践证明, 动机是学生产生学习的原动力, 它是推动同学们自主探索学习活动的主观因素, 也是他们学会探索学习的前提.在教学中, 我们可以通过激发学生学习兴趣来指导学生强烈自主探索的学习动机.为此, 在学生自主探究过程中, 教师可以营造合作情境, 有效设置若干符合学生认知规律的问题, 留足继续探究的时间和空间, 放手让同学们动脑思考, 动手实验, 动口讨论, 探索解决问题方法, 以完成所学知识结构的重建和内化.

三、活用媒体策略 活化直观情境

目前, 随着科技不断发展, 教育现代化工程的有效启动, 在课堂教学中, 已广泛地活用电教媒体策略, 而化学教学也不例外, 这是因为:一是它有强大地声图并茂, 不仅真实、形象、生动, 而且直观性、趣味性强;二是能生动形象地再现化学中的微观世界;三是能有效地模拟或再现难演示的危险实验;四是能提高课堂教学效率, 激发学生直观学习兴趣, 增强了同学们的接受能力.所以, 在化学课堂教学中, 我们要运用媒体策略, 创设探索问题情境, 引发学生产生好奇心, 诱发同学们学习的主动性, 激发他们思维的积极性, 进而增添课堂教学色彩.

例如, 在探索物质结构时, 为了活化课堂直观情境, 笔者运用多媒体课件, 展示模拟晶体的结构的动画、喷泉实验等, 使同学们感受化学学习的无穷魅力, 使他们义无反顾的、积极地投入到探索学习化学的情趣中去.

四、拓展探究空间 激发研究情境

新课程教学理念认为化学课堂既是过去积累的知识传播, 又要考虑未来发展需求, 那就是同学们探索学习意识的培养和发展, 为此, 我们要以学生发展为主体, 积极激发他们的探究热情, 让他们真正成为学习的参与者和研究者.所以, 在教学中, 教师可根据教学内容, 学生年龄特征和心理特点, 设计探索性问题, 拓展学生探究空间, 激发他们的好奇心和求知欲, 让同学们成为新知识的探索者和发现者, 体验探究过程中的乐趣.

例如, 在探索铁锈蚀时, 为了拓展同学们探究空间, 激发他们研究情境, 笔者设计这样问题:根据有关资料报道钢铁锈蚀会造成很大经济损失, 那么我们如何防止钢铁生锈?钢铁为何会生锈?

可控磁场磁化水处理装置的研究 篇5

种子是作物遗传因素的载体,种子质量的优劣决定了植物生长发育的好坏和产量的高低。无论是用磁场处理过的磁化水浸种或浇灌植物还是利用磁场直接处理种子,都能增强种子活力,促进种子萌发,提高农作物发芽率[1]。磁化处理技术具有成本低、易于推广及无污染等优点。

磁场种类很多,常见的有恒定磁场和时变电磁场等,应用较多的是恒定磁场。但是永磁体产生的恒定磁场在使用过程中存在难以改变磁场大小并且随着时间推移会产生退磁现象[2]; 而将线圈通过一定直流电流后可以产生恒定磁场,控制线圈中电流大小就可以控制线圈产生磁场的大小。为此,本设计装置采用通电线圈产生恒定磁场,并且采用PWM控制方式[3]控制线圈中电流的大小,其特点是根据相应载荷的变化调制MOSFET栅极的偏置,改变MOSFET的导通时间,从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。利用所设计的磁化水处理装置产生0 ~ 5 000GS的磁感应强度,以此探究不同磁感应强度对水的磁化程度以及磁化水对种子发芽率的影响。

1铁芯的结构设计

"硅钢是一种导磁能力很强的磁性物质,用其制作铁芯可以减少磁滞损耗[4,5],同时为了方便水的磁化处理,铁芯及磁轭设计成与变压器相似的E型结构。铁芯两侧开有气隙,是用于水处理的磁场产生区域。严格的讲,只有在气隙趋于零时,气隙磁场才是均匀的,所以应当尽量减小气隙尺寸从而达到所需磁场大小。由于实验对象是水,所以需要借用水管这一媒介进行磁化,为了防止磁场屏蔽,水管采用软塑材质,结合实际需求,铁芯外形尺寸设计为143mm×175mm×30mm,气隙尺寸设计为30mm×30mm×6mm,如图1所示。

2控制系统的硬件设计

系统的硬件组成部分主要包括电源模块、AD转换模块、电流传感器模块、单片机控制系统、磁场产生装置、键盘操作模块和检测显示模块。

装置采用PWM控制方式[6],将恒定电压转化为可控直流电压,通过改变MOSFET的导通时间改变输出电压,调节输出电压范围在0 ~ 30 V之间。采集通电线圈两端的电压和通过的电流,并通过LCD显示采样电压值和电流值; 霍尔传感器模块采集到通电线圈两端的电压通过AD转换器和单片机转换为相应的磁感应强度显示出来。其硬件框架如图2所示。

2. 1电源电路

本文选取220V /50Hz交流电作为电源电压,电源电路主要由变压器、整流桥、滤波电路及斩波电路等组成,如图3所示。

该部分采用桥式整流滤波电路[7],将交流电转换成单向脉动直流电,该电路适用于负载电压较大且变化不大的场合。在负载端加两个发光二极管作为保险丝熔断指示器( 红光) 兼电源指示器( 橙色光) : 当电源正常时,形成橙色光; 当保险丝FU2断开时,只发红光,及时保护电路。

因为系统中所需要的电压低于直流输入电压,所以选用降压型斩波电路,采用PWM控制方式对MOSFET导通时间进行控制,将恒定的直流电压转化为可控直流电压输入到磁化装置中。

如今PWM控制技术以控制简单、灵活和动态响应好等优点已经广泛被应用。PWM控制的工作原理就是对MOSFET的通断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲,使各脉冲的等值电压为正弦波形,所获得的输出电压平滑且低次谐波少,最终达到改变输出电压大小的目的。

对于MOSFET,如果采用C8051F020来控制将增大损耗且无 法驱动。故采 用TLP250光耦驱动 方式[8],既保证了驱动电路与脉冲宽度调制安全可靠的隔离,又具备了直接驱动MOSFET的能力,使驱动电路简化。

2. 2 AD转换模块

AD转换器选用TI公司生产制造的TLC1543,是多通道、低价格的CMOS 10位开关电容逐次A /D逼近模数转换器。其采用串行通信接口,具有输入通道多、性价比高、易于和单片机连接的特点; 芯片内部有一个14通道多路选择器,可选择11个模拟输入通道和3个内部自测电压中的任意一个进行测试,可广泛应用于各种数据采集系统。

TLC1543其工作过程分为两个周期: 访问周期和采样周期。工作时CS置低电平,CS为高电平时,I /OCLOCK、ADDRESS被禁止,同时DATA OUT为高阻态。当CPU使CS变低时,TLC1543开始数据转换,I /O CLOCK、ADDRESS使能,DATA OUT脱离高阻态。随后,CPU向ADDRESS提供4位通道地址,控制14个模拟通道选择器从11个外部模拟输入和3个内部自测电压中选通1路送到采样保持电路。同时,I /OCLOCK端输入时钟时序,CPU从DATA OUT端接收前一次A /D转换结果。

2. 3单片机系统与电流测量采样电路

单片机是系统核心的部分,在选择单片机时要求能得到精确的电流数值,使得电流变化的最小值达到0. 01A,试验采用C8051F020芯片[9]。C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU芯片,拥有8个8位的I / O口,大量减少了外部链接和器件扩展,有利于提高可靠性和抗干扰能力,内部的ADC和DAC能实现数据采集功能,把计算机的基本组成单元及模拟和数字外设集成在此一个芯片上,构成一个完整的片上系统,可以提高系统的运行速度。

电流测量采样模块采用北京森社电子有限公司根据霍尔补偿原理[10]制造的闭环霍尔电流传感器CHB- 25NP / SP6,其响应时间快、精度高、频带宽、抗干扰能力强、过载能力强,可适配该装置。

当通电线圈产生的磁通通过磁芯集中在磁路中,霍尔器件固定在气隙中检测磁通,将磁感应强度信号转换为电压信号,经过AD转换器处理转换为数字信号送往单片机进行处理,最后在LED数码管上显示磁感应强度数值。

2. 4显示电路

磁感应强 度显示电 路主要由 驱动电路MC14499[11]和4个LED数码管组成。MC14499是一种串行输入显示驱动芯片,具有锁存功能,与C8051系列单片机连接方便; 可以控制4个显示器,显示方式为动态扫描,译码及动态扫描[12,13]由硬件管理。因此,采用LED译码驱动器MC14499来构成单片机应用系统的显示器接口,可以大量减少I /O端口线的占用数量,减少耗电及占用CPL的时间,并使得硬件电路简单化。本文采用串行I /O口控制方式。此种方式由C8051F020单片机的RXD( P3. 0) 提供串行输入的BCD码显示数据,TXD( P3. 1) 提供时钟信号,再由P1或P3口提供一根I / O线以输出MC14499使能端所需的信号,单片机串口的工作方式为0方式。

3实验结果及数据分析

为了实验数据结果准确,在磁感应强度测量方面,采用北京翠海科技有限公司设计并制造的CH 1800型全数字高斯计进行磁感应强度的标定,所选装置精度达到基 本读数的 ±0. 05% ,基本分辨 率为0. 000 1m T。

实验主要对磁化水的电阻值进行测量,并与普通水的电阻值进行比较分析,探究磁场对水的电阻值的影响; 使用该装置处理的磁化水进行浸种实验,观察作物种子发芽率的变化,探究磁化水对作物种子发芽率的影响。

3. 1不同磁感应强度对水的电阻的影响

实验选用日本进口的型号为HIOKI 3532 - 50的LCR测试仪进行磁化水与普通水电阻值的对比测量,该仪器的精度可达到0. 01。

将水进行不同磁感应强度磁化后,分别装入一个80m L的矩形不导电容器中,水的体积控制在65. 52m L,极板材质选用1mm厚的铜片,两极板的面积为400mm2,两极板间距为65mm,连接两极板的导线长度为50mm。然后用LCR测试仪进行测量,测量3次,取平均值,其结果如表1所示。

从实验结果可以看出,经过磁场处理过的水的电阻值有所变化,并且磁化水的电阻普遍比普通水高。

3. 2磁化水对种子发芽率的影响

该装置产生的磁化水已经被用于农作物浸种实验中,经过磁化水浸泡之后的种子与对照组相比发芽率有较明显地提高。

分别用1 000、2 000、3 000、4 000GS对水分别进行30、60、90min的磁化处理,用每组磁化水对番茄种子进行12h的浸泡,处理后进行发芽率实验并计算其发芽率,每组200粒。其发芽率如图4所示。

从实验结果可以看出,经过磁化水浸泡的番茄种子发芽率都有所提高。这说明磁化水对促进番茄种子的活力,提高酶活性有一定的促进作用。其中,用经过1 000GS磁感应强度经过60min处理的磁化水进行浸种的番茄种子发芽率提高幅度最大; 在磁场强度4 000GS以上处理水时,对番茄种子的发芽率出现相对下降现象,在5 000GS磁场强度处理的水浸种时,其发芽率变化幅度有所降低。

实验证明,使用磁化水浸泡种子在一定范围内可以提高种子发芽率,对农作物的生长起着积极的促进作用。磁化水对农作物种子的作用机理及最佳磁场处理范围还有待于进一步的试验与研究。

4结论

设计了一种可控磁场磁化水处理装置,由电源模块、AD转换模块、电流传感器模块、单片机控制系统、磁场产生装置、键盘操作模块和检测显示模块等组成。该装置可以实现对水的磁化处理,并对磁化水电阻值的变化进行了分析,用磁化水进行农作物浸种实验。实验证明,在一定磁场强度范围内,磁化水对番茄种子的发芽率有较明显的提高效果。

摘要：为农作物浸种实验设计了一种可控磁场磁化水处理装置。装置硬件部分主要采用PWM控制方式改变电流大小,从而实现磁场大小的可控性。电压可控范围0~30 V,电流可控范围0~3 A,磁感应强度可控范围0~5 0 0 0 GS,检测显示电路可精确测量显示电压、电流以及磁感应强度的大小。用该装置产生的磁化水进行农作物浸种实验,实验结果表明:种子在使用1000 GS磁感应强度处理60min产生的磁化水浸种12小时的发芽率提高幅度最大。本装置可以满足农作物浸种实验的需求,效果较为明显。

独创磁化书法宴民工也能买车买房 篇6

10多年前，家住陕西农村的李忠运，外出到西安一个食府打工。李忠运发现，饮食行业给顾客上菜、盛饭或盛饺子等所用的餐具，除碗、盒、盆以外，均是采用传统的浅沿平底盘子，上菜、上饭的方法全国基本一致，都是将菜或者饭放在盘子中成一堆即可。他发现，现在的人们，除了要吃饱吃好，更看吃出健康，吃出饮食品位来，如果我能发明一种多功能餐具盘子，一定有市场!

整整10年，他反复试制，不断修改，终于研制成功了磁化保健书法宴盘子，获得了两项国家发明专利。这种盘子采用高科技磁场吸附原理，瞬间就可把餐桌上盘中的饭菜变成各种各样的书法字，食客们耳目一新，赞不绝口，不但有浓郁的文化气息，更绝的是，菜饭通过强磁场变成保健食品。

一次，李忠运打工的食府来了位顾客，要订婚宴，不差钱儿，就要喜气、与众不同。食府老板绞尽脑汁也想不出奇招，正好李忠运进来，他一拍大腿：“就是你了!你不是发明了书法宴技术么?这回露一手吧。”婚礼当天，菜饭都变成了“喜”、“福”、“吉”、“缘”等喜庆字。在场的人都很惊呆了，连连称奇，新郎新娘更是高兴，当场给李忠运发了1万元红包。

老板担心同行把李忠运高薪聘走，立刻把他的工资也由每月1200元涨到了4500元，并调到餐饮部当经理。没过几天，又涨到每月8800元。此后，这个食府就以书法宴技术为文化招牌，外向公开宣传，吸引了大批顾客前来订餐消费。也有人不为吃饭，只为一顿稀奇的书法宴，就连不少外国人也慕名而来，食府也因此异常火爆。李忠运的工资也一涨再涨。员工给企业创造了效益，好的企业自然会厚待员工。

凭借书法宴技术，李忠运年薪数十万，很快买了房子买了车，他还培养了几个学员，学生们到其他酒店、宾馆应聘，月薪都过万元。

相关链接：2011年全国各大城市的星级酒店、宾馆都有要书法宴技术人才的需求，因此，李忠运愿传授书法宴技术，帮助社会下层人用绝活挣高工资，共同致富。凡想学书法宴技术者，通过面授、函授都可学会。目前，书法宴仅在西安经营，其他城市都没有，因此，有意开发者也可买断一个省市的独家技术经营权。

地址：710100西安市长安区吉源路翠华山小区2号楼中单元

磁化方法 篇7

现在磁异常数据的解释所面临的困难,是由于多样的磁异常形状和磁化强度方向的不同导致的,这两点会影响磁异常极值位置的不同。有一些解决方法是众所周知的,它们有:化极、拟重力异常和解析信号(总体度)。这些方法都是以化简解释为目的的各种变换。这些转换产生的异常都集中在地质体上方的横向区域,在二度体的情况下它们是与磁化强度方向无关的,三度体的情况是与磁化强度方向有关的。可是这些转换都有一定的局限性,在低纬度地区化极是不稳定的。信号分析也有局限性,它产生的异常取决于磁化向量和周围磁场的方向。

2002年,Stavrev和Gerovska提出了一种新的方法,其目的是避免以上那些转换的缺陷。这种方法叫做Magnitude Magnetic Transformers,简称MMTs(转换模量)。这些转换模量分别为:

这些转换都有非负的分布,它们的异常分布与Ta相比,受到磁化方向的影响比较弱,而且极值的位置基本都在异常的上方。相比传统的数据处理方法如化极、总梯度模等,其产生的异常更接近实际磁性异常体的水平位置,以便进行磁法解释。

对于二度体而言,这些转换不依赖于磁化方向。三度体的时候,会受到磁化方向的影响,即便是最简单的偶极子的情况也不例外。

1 对于转换模量公式的证明

矢量场的模Ta形成了一个标量场Ta(x,y,z),这个标量场可以用Ta的梯度来表示:

所以荦Ta的表达式可以改为:

或者是Ta荦Ta=X荦X+Y荦Y+Z荦Z(10)

根据等式,▽2Ta的表达式可以变成如下的一些等价形式:

于是每个转换模量的表达式为:

模量垂向一阶导数的表达式为:

为方便计算,转换模量Q、L的表达式可以变为:

2 评价转换模量受磁化方向影响的程度

2.1. 整体偏移量

转换模量中,二度体异常的转化模量不依赖于磁化方向。在3D的情况下,这种独立性并不存在,即便是最简单的偶极场也不行。为了描述受磁化方向的影响程度,我们引入了一种相对估算的方式,这种方式是通过计算某个模量在给定磁倾角和磁偏角时的误差来进行。

式(24)中,F是被测试的某一个模量,I、A1分别为模型的磁化方向的倾角和偏角,S(I,A1)表示相对于磁化垂直磁化时这个模量的整体偏移程度。归一化整体偏移量S(I,A1),是用来度量某个模量的异常特征依赖与磁化方向的程度,这个积分S不依赖于磁化强度的大小。S的数值估计需要在足够大的面积内进行计算,计算的方形区域的边长至少是六倍的埋深。

在这里,为了便于计算将其表达式改为:

图一至图六分别为出几个模型的计算结果:

2.2 中心性

一般情况下,用磁场的极值去接近模型的中心(如重心的投影、顶面的中心、边缘点等),这样可以用磁异常分布的极值位置确定模型的中心。这种中心偏移量可以定量地表示为,极值的投影位置相对于模型中心的投影的距离。可以用重心偏移量与模型深度的比值来表示中心性,这个比值越大,就说明中心性越强;反之,说明中心性越弱。

中心偏移量F(I,D,h)与三个参数有关,分别是埋深、磁化倾角和磁化偏角。通过模型试验可知,中心埋移量F(I,D,h)与质心埋深h成正比。中心性与埋深的比值,只与异常体的磁化方向有关。

为了说明某个模量的中心性,我们采用偶极子场作为模型,偶极子场也是最合适的模型。

2.3 干扰作用

由于转化模量都不具有线性叠加性,同时转化模量都弱依赖于磁化方向。这两个因素会导致在计算多个模型的时候,多个模型之间存在互相干扰。

相对峰值差R(I,D),是用来评价这种干扰的一个变量。它的公式如下:

式(26)中,fi是被测试的某个模量的第i个模型的峰值,I、A1分别为模型的磁化方向的倾角和偏角。采用的模型为五个球,球的中心坐标分别为(10,10)、(-10,-10)、(-10,10)、(10,-10)、(0,0)。深度分别为5m、5m、6m、4m、8m。磁化强度为10,磁化倾角为10°。如图七所示。

从图一到图六中可以看出:

(1)在不同模型的情况下,几个模量的整体偏移量的排列是基本相同的。

(2)模量R的图像与Ta的整体偏移量基本重合,说明模量R受到磁化方向影响的程度和模量Ta受到磁化方向的影响程度基本一致。

(3)Ta_z的整体偏移量是最大的,说明它受到磁化方向的影响也是最大的。

(4)立方体在埋深较浅的时候,除Ta_z外五个模量受到磁化方向影响的程度不大。

(5)立方体在埋深较深的时候,模量L受到磁化方向影响最小,其次是模量Q。,在计算中L的计算量要大于Q,所以模量Q更为可取。

从图七中可以看出来:

(1)Ta与Ta_z的相对峰值差相差无几。

(2)模量L的相对峰值差最小,但是波动很大。

(3)模量Q的相对峰值差仅次于L,而且变化稳定。

3 结束语

从以上的模型可以看出来,模量L的各方面性能是最优的,可是在L的计算公式中存在除法,这是不可取的,同时模量L的计算量也是最大的。相比之下,模量Q(公式为Q=(|▽Xa|2+|▽Ya|2+|▽Za|2-|▽Ta|2)1/2)受磁化方向的影响比较小(仅次于模量L),同时模量Q的公式中没有分母项,计算量也比模量L少。

综上所述,模量Q受磁化方向的影响非常小,更适用于磁法解释。

参考文献

[1]黄临平,管志宁.利用磁异常总梯度模确定磁源边界位置[J].华东地质学院学报,1998,21(02):143-150.

[2]刘圣博,陈超,胡正旺.磁异常模量垂向一阶导数的特征及应用[J].地球物理学进展,2011,26(02):647-653.

[3]Daniela Gerovska,The magnitude magnetic transforms as a way to image the magnetized Earth’s crust.

[4]Gerovska D,Araflzo—Bravo M,Stavrev P.De-termination of the parameters of compact ferro metal-lic objects with transforms of magnitude magnetic anomalies[J].Journal of Applied Geophysics,2004,55(03):173-186.