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摘 要

本文验证了一种基于磁悬浮测量聚合物密度的新方法。对于设计的测量装置，可以通过使用标准密度玻璃珠来建立一系列实验确定方程。然后，可以通过方程计算聚合物的密度。在本文中，选择距离为60mm的磁体的装置作为示例。实验结果表明，该方法可以测量部分类型的聚合物，精度为0.002-0.01g/cm³。此外，所提出的方法可以清楚地区分具有小密度差异（△ρlt;0.03g/cm ³）的聚合物。由于其高精度，高灵敏度，低成本和方便性，所提出的方法可以广泛用于聚合物测试，特别适合基于密度的测试中。

本文将此方法应用于市场上所售芝麻油的鉴定，应用这种新型的磁悬浮的多功能技术检测各种配比的芝麻油在悬浮液中的悬浮高度，做出曲线，与市场所售芝麻油悬浮高度做对比，从而提出一种新型的简便鉴定芝麻油质量的方法。

关键字：磁悬浮 芝麻油 密度测定

ABSTRACT

This paper validates a new method for measuring polymer density based on magnetic levitation. For a designed measuring device, a series of experimental determinants can be established by using standard density glass beads. The density of the polymer can then be calculated by the equation. In this paper, an apparatus having a magnet having a distance of 60 mm is selected as an example. The experimental results show that the method can measure some types of polymers with an accuracy of 0.002-0.01 g / cm³. In addition, the proposed method can clearly distinguish between polymers having a small density difference (△Ρlt;0.03 g / cm³). Due to its high accuracy, high sensitivity, low cost and convenience, the proposed method can be widely used in polymer testing, especially for density-based testing.

In this paper, this method is applied to the identification of sesame oil sold on the market. The new maglev oil is used to detect the suspension height of various sesame oil in suspension, and the curve is made with the sesame oil suspension height So as to propose a new method for the simple identification of sesame oil quality.

Keywords: Magnetic levitation;Sesame oil;Density determination

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 磁悬浮技术简介 1

1.1.1 密度检测技术简介 1

1.1.2 磁悬浮的多功能技术简介 2

1.1.3 磁悬浮的多功能技术的优点 2

1.1.4磁性阿基米德悬浮测量法原理简介 3

1.2 市场芝麻油现状简介 3

1.2.1 芝麻油简介 3

1.2.2 市场上芝麻油现状 4

1.3 本课题的研究内容及意义 4

第二章 磁性阿基米德悬浮测量实验介绍 5

2.1 确定方程 5

2.2 实验设备及方案 6

2.3 实验结果及讨论 6

2.3.1 实验原料 6

2.3.2 使用不同介质验证 7

2.3.3 使用不同磁体进行验证 7

2.3.4 测量聚合物的密度 7

第三章 实验部分 8

3.1 实验背景 8

3.2 实验原料及设备 8

3.2.1 实验原料 8

3.2.2 实验仪器和设备 8

3.3 实验方案 9

3.3.1 悬浮液制备 9

3.3.2 混合油制备 9

3.3.3 混合油在母液中图片采集 10

第四章 实验结果与讨论 11

4.1 实验数据曲线 11

4.2 实验数据曲线 12

4.3 混合油中芝麻油含量变化分析 15

第五章 结论 15

参考文献 16

致 谢 18

第一章 绪 论

食用油是居民使用最普遍的调味品，作为人体所需的重要营养物质之一，是我们日常生活不可缺少的必需品，对人体的健康发挥有着重要的作用。但是，目前存在的质量安全问题，引起了消费者的广泛关注和国家的高度重视。鉴别食用油的质量成为当今食品安全的一个重要课题，其中最大的难题是缺少简单廉价、快速可靠的检测手段。磁悬浮技术是一项基于测量物体密度的分析方法，操作简单、准确迅速，有望解决这一难题。本课题拟采用磁悬浮技术测量食用油的密度来间接判断食用油质量，从而解决劣质食用油带来的巨大隐患。

在磁悬浮设备中，聚合物可以悬浮到平衡位置，并且其悬浮高度主要与聚合物的密度有关。本文介绍了一种使用磁悬浮根据密度测量来表征食物和水样品的质量的检测设备。该检测设备包括两个永久性磁体，其以具有相同磁极面对的配置彼此叠置，并且容器填充有顺磁盐溶液。通过将反抗磁性物体悬浮在填充有顺磁性流体的容器中，将容器放置在磁体之间，并测量悬浮物体的垂直位置，来获得密度的测量。磁悬浮可以根据多不饱和脂肪与单不饱和脂肪的比例比较各种植物油，牛奶，奶酪和花生酱中的脂肪含量，并确定其密度。

本文介绍了一种磁悬浮的多功能技术（MagLev）[1-3]，用于在其密度的基础上表征和区分各种材料。在这里，我们验证了一种基于磁悬浮测量聚合物密度的新方法。应用此方法，我们检测各种配比的芝麻油在悬浮液中的悬浮高度，做出曲线，与市场所售芝麻油悬浮高度做对比，从而提出一种新型的简便鉴定芝麻油质量的方法。

1.1 磁悬浮的多功能技术简介

1.1.1密度检测技术简介

所有均质物质都有密度，化学组成或物理状态（例如，相变，结晶或纯化）的变化可导致密度的变化。基于密度的检测器具有通用（它们响应基本上所有分析物）并且不需要发色团（如同UV-vis检测器）[1]的特点。密度在研究工业和医疗保健的使用中，需要获得关于固体和液体样品的化学成分的信息[3]。在固体中，通常测量聚合物和矿物质的密度以分别评估结晶度和纯度[1]。溶解在流体中的溶质的浓度也与密度相关，实例包括测量软饮料中的糖含量、醇含量；甲醇在水中的摩尔分数和硫酸的当量浓度[2]等等。体液的化学成分也与密度相关，例如，用于评估脱水和肾功能的血红蛋白的密度，以及血液密度与血细胞的比容。

测量固体的密度的各种工具，例如，浮动球式液体比重计[3]，密度梯度柱[3]，比重瓶[3]，振荡管密度计[3]和悬浮微通道谐振器。这些技术涉及易操作性，便携性和成本之间的权衡。例如，密度梯度柱和比重瓶提供高精度（10-4g/cm³），代价是便携性和操作容易性，并且需要经过培训的技术人员在集中的实验室中进行精确的密度测量。基于振荡管技术的现代设备[4]具有便携、自动化和高通量等优点的形式下进行精确测量，但是成本需要数千美元，并且仅适用于具有有限粘度范围的液体。悬浮微通道谐振器（SMR）能够实现对温度敏感的测量，SMR能够测量单个细胞和单个颗粒（直径50nm-3μm）的密度，10μL体积的流体的密度，分辨率为110g/cm³，并且能检测分析物与化学物质的结合功能化微通道和微球[5]。然而，需要用精心设计和制造的最先进的设备的用于检测光学器件[6]。

1.1.2磁悬浮的多功能技术简介

密度测量在聚合物测试中非常重要。食用油的微观结构和组成的变化反映了它们的密度。常见的测量通常基于阿基米德法，例如密度梯度法和密度计法。这些方法测量聚合物密度的精度较低，特别是对于小尺寸样品。使用更精确的装置可以提高精度，但也增加了测量过程的复杂性和成本。在这项研究中，我们的研究基于磁悬浮来测量食用油的密度。

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