[发明专利]磁流变液中超声波声速测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于磁流变液研究领域，涉及一种磁流变液中超声波声速的测量方法和测量装置。

背景技术

超声波是一种在弹性介质中传播的机械波，通过测量其在介质中的传播速度，可以了解介质的特性和状态变化。

磁流变液属于可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一个领域。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。

超声波在磁流变液中传播时，会受到诸如颗粒浓度、颗粒大小、有无外加磁场、外加磁场方向与超声波传播方向之间的夹角、温度等因素的影响。因此利用超声波声速的测量方法可以了解磁流变液的特性和状态变化。

测量超声波声速的方法主要有共振干涉法、相位比较法、时差法。由于时差法测量装置简单、测量和数据计算过程方便，是实验室常用的测量方法。它又分为脉冲透射法、脉冲反射法；测量声速传播距离L和传播时间Δt，计算它们的比值得到声速。以脉冲透射法最为常用。

但目前还没有专门用于测量磁流变液中超声波声速的装置，这就为利用超声波在磁流变液中的传播来对磁流变液的性质进行研究产生了障碍，因此，目前急需一种简单、高效的，用于测量磁流变液中超声波传播速度的方法和装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于测量磁流变液中超声波传播速度的方法和装置，采用该方法和装置能够进行磁流变液中超声波声速的测量，从而为对磁流变液进行研究创造条件。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁流变液中超声波声速的测量方法，包括以下步骤：步骤一：测量待测超声波传播路径中所穿过的磁流变液长度；步骤二：测量待测超声波穿过磁流变液所用时间；步骤三：根据速度公式：速度=路程∕时间，得出超声波在磁流变液中的传播速度；步骤四：对待测磁流变液外加磁场，然后重复步骤二和步骤三，得到超声波在有外加磁场作用下的磁流变液中的传播速度。

进一步，所述测量方法还包括步骤五：改变超声波传播方向与外加磁场方向之间的夹角，重复步骤二和步骤三，得出不同夹角情况下超声波在磁流变液中的传播速度。

进一步，在所述测量方法中将待测磁流变液放置于长度可调的容器中，通过调整容器长度，改变超声波传播路径中所穿过的磁流变液长度，从而进行多次测量。

本发明还提供如下技术方案：

一种磁流变液中超声波声速的测量装置，包括一个测量容器、一个电磁铁及电源、一个信号发生器、一个示波器以及一个发射换能器和一个接收换能器；用于存放磁流变液的测量容器放置于电磁铁的两极之间，在测量容器一端的内壁上设置有一个发射换能器，在相对端的内壁上设置有一个接收换能器，发射换能器通过信号线与信号发生器的一个输出端相连，信号发生器的另一输出端与示波器的一个输入端相连，接收换能器通过信号线与示波器的另一输入端相连。

进一步，所述测量装置还包括一个控制器、一个步进电机、一个带有指针的托盘和一个圆形刻度盘；圆形刻度盘放置于电磁铁的两极之间，步进电机置于圆形刻度盘上，带有指针的托盘放置于步进电机的输出端上，测量容器放置于托盘上，控制器分别与步进电机和信号发生器相连。

进一步，所述测量容器的一端为固定端，其相对端为移动端，通过移动端的移动改变测量容器的长度。

进一步，所述测量装置还包括用于导出磁流变液的一根软管和一个烧杯，软管的一端通过测量容器固定端下方的小孔接入测量容器中，另一端放置于烧杯中。

本发明的有益效果在于：本发明所述的测量磁流变液中超声波声速的方法和装置简单、高效，能够重复、准确地测量超声波在磁流变液中的传播速度，同时，还可以调节超声波传播方向和磁场方向的夹角，从而得到超声波在上述夹角不断变化的时候其传播速度的变化规律，进而为研究磁流变液的性质和状态创造条件。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明所述测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。