固、液導體中第二相微顆粒的電磁探測

《固、液導體中第二相微顆粒的電磁探測》是依託中國科學院大學，由王曉東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：固、液導體中第二相微顆粒的電磁探測
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王曉東
• 依託單位：中國科學院大學

項目摘要

固、液導體中第二相微顆粒的電磁探測方法，在金屬液純淨度線上監測、無損檢測等領域都有著重要套用。申請人首次提出了基於電磁感應原理的洛侖茲力微顆粒探測方法。確認了原理上的正確性和技術上的可行性。本法可對固、液導體中的微顆粒的尺寸和頻度（或濃度）進行可靠的定量監測。由於採用了非直接接觸的原理，與傳統的庫爾特微顆粒測量法相比具有顯著優勢。本研究是一個涉及電磁學、磁流體力學、多相微流、測量學等學科的綜合問題。本研究理論上發展電磁感應探測原理，建立以磁偶極子作為理論解析工具的解析、半解析模型；實驗上致力於解決套用中的關鍵科技問題；數值上求解電磁和多物理場耦合的問題，其中多物理場涵蓋多相、微流等。預期結果將豐富電磁學、磁流體力學、冶金與凝固工程、測量學等學科的基礎與套用理論，尤其是含微顆粒的固、液導體在電磁場中的物理行為與規律，獲得有實用價值的成果。因而本項目兼具重要的學術價值和廣闊的套用前景。

結題摘要

本課題探索了一種新的用於檢測導電流體流動中的微米級絕緣顆粒的非接觸式技術。通過施加滲透到導體中的磁場，測量作用在磁系統上的洛倫茲力（主要是與相對運動方向的分量）。通過測量到的脈衝信號可以確定微顆粒數量和定量尺寸。採用移動格線的數值技術建立了的二維的多物理場數值模型。通過兩個原型實驗和三維數值模型研究了洛倫茲力微顆粒測量儀。 關鍵數據如發表JAP雜誌上的表，第一列表示微顆粒的等效直徑，從中可見我們探索了從4毫米直至10微米，最後一列為採用要測量的洛侖茲力的量級，可見所需測量的力的量級直至微牛量級。因此，在本課題的研究我們努力測量該量級的微小力，換言之，微小力測量是本課題的重要任務。在本課題中採用了類似於原子力顯微鏡的原理，即雷射-懸臂樑機構來測量微小力，所不同的是，在機構里採用了永磁體作為磁源，因此測量系統變為雷射-懸臂樑-永磁體系統。 課題研究結果表明：洛侖茲微顆粒測量方法具有線上、定量的特點，可以有更廣泛的套用。這些套用包括測量高溫和具有侵蝕性的熔融金屬（如鋁和鋼合金）的潔淨度，以及製造高純度的半導體。