CN103149384B - 一种磁性液体加速度传感器 - Google Patents

Abstract

一种磁性液体加速度传感器，属于惯性传感器技术领域。解决了现有磁性液体加速度传感器重量重、量程短，长期使用存在磁铁退磁使传感器失效，长时间不工作磁性颗粒凝聚导致传感器稳定性下降问题。该传感器的圆柱形磁铁（5）为橡胶磁铁，圆柱形磁铁（5）放入壳体（2）中，向壳体（2）内注入磁性液体，磁性液体吸附在圆柱形磁铁轴向两端并将圆柱形磁铁悬浮起来，左端盖（1）及右端盖（6）分别与壳体两端螺纹连接；第一线圈（3）和第二线圈（4）分别缠绕在壳体的两个环形凹槽中，第一线圈和第二线圈的连接采用差动式连接；壳体内腔的直径从其中心向左右减小，锥角为2α；壳体内腔侧面以轴线为对称轴，沿轴向开第一凹槽和第二凹槽。

Description

一种磁性液体加速度传感器

技术领域

本发明涉及惯性传感器技术领域，具体地说，本发明涉及一种新型磁性液体加速度传感器。

背景技术

加速度传感器销量仅次于压力传感器，在交通工具、生物医学、石油开采、军事工业等各个领域有着广泛的应用。随着科学技术的不断发展，人们对具有高灵敏度、高可靠性、高分辨率等高性能的加速度传感器的需求在不断增加。相比传统加速度传感器，磁性液体加速度传感器没有机械磨损，摩擦系数很小，因此具有更高的灵敏度和可靠性。此外，还具有能量消耗低、价格低、低频响应好等优点。现有磁性液体加速度传感器结构如US2007/0214889，该加速度传感器的量程短、重量重，长期使用还存在永久磁铁退磁使传感器下降甚至失效以及长时间不工作时磁性颗粒凝聚而导致的传感器稳定性下降等问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有磁性液体加速度传感器的量程短、重量重，长期使用还存在永久磁铁退磁使传感器性能下降甚至失效以及长时间不工作时磁性颗粒凝聚而导致的传感器稳定性下降。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁性液体加速度传感器，该加速度传感器包括：左端盖、壳体、第一线圈、第二线圈、圆柱形磁铁、右端盖；所述的圆柱形磁铁放入壳体中，向壳体内注入磁性液体，磁性液体吸附在圆柱形磁铁轴向两端并将圆柱形磁铁悬浮起来，左端盖及右端盖分别与壳体两端螺纹连接。

第一线圈和第二线圈分别缠绕在壳体的两个环形凹槽中，第一线圈和第二线圈的连接采用差动式连接。

所述的圆柱形磁铁为橡胶磁铁。

所述壳体内腔的直径从其中心向左右减小，锥角为2α，α为5~8°。

壳体内腔侧面以轴线为对称轴，沿轴向开第一凹槽和第二凹槽。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

采用橡胶磁铁取代圆柱形永久磁铁，减轻了惯性质量，有效降低测量时的干扰误差，提高传感器的灵敏度，同时避免了现有传感器长时间不工作而导致的磁性颗粒的凝聚现象，提高了传感器的稳定性。壳体内腔的直径从其中心向左右减小，锥角为2α，为传感器提供回复力，增大了传感器量程和稳定性，提高了传感器的动态响应。壳体内腔侧面以轴线为对称轴，沿轴向开第一凹槽和第二凹槽，防止了惯性质量沿轴线移动时压缩腔内空气，保证了腔内气压均匀，提高了传感器的灵敏度。结构更加简单，使用寿命长。

附图说明

图1磁性液体加速度传感器结构图。

图2图1的A-A截面图。

图中：左端盖1、壳体2、第一线圈3、第二线圈4、圆柱形磁铁5、右端盖6、第一凹槽7、第二凹槽8。

具体实施方式

以附图对本发明作进一步说明：

一种磁性液体加速度传感器，如图1，该加速度传感器包括：左端盖1、壳体2、第一线圈3、第二线圈4、圆柱形磁铁5、右端盖6；所述的圆柱形磁铁5放入壳体2中，向壳体2内注入磁性液体，磁性液体吸附在圆柱形磁铁5轴向两端并将圆柱形磁铁5悬浮起来，左端盖1及右端盖6分别与壳体2两端螺纹连接。

第一线圈3和第二线圈4分别缠绕在壳体2的两个环形凹槽中，第一线圈3和第二线圈二4的连接采用差动式连接。

所述的圆柱形磁铁5为橡胶磁铁。

圆柱形磁铁5与吸附在其轴向两端的磁性液体组成惯性质量。

所述壳体2内腔的直径从其中心向左右减小，锥角为2α，α为5-8°，其作用是为惯性质量提供了回复力，当惯性质量沿轴向移动时，移动方向一侧的磁感线被压缩，因而对惯性质量产生与其运动方向相反的回复力，增大了传感器的量程和稳定性，提高了传感器的动态响应。

壳体2内腔除了圆柱形磁铁5和磁性液体外，剩余的空间均为空气。

壳体2内腔侧面以轴线为对称轴，沿轴向开第一凹槽7和第二凹槽8，防止惯性质量移动时压缩内腔中的空气，保证腔内气压均匀，提高传感器的灵敏度，如图2所示。

该传感器的工作原理：

由于磁性液体二阶浮力原理，磁性液体能够将橡胶圆柱形磁铁5悬浮在壳体2内腔中，并使橡胶圆柱形磁铁5在外界加速度为零时处于壳体内腔轴向的几何中心区域。

当外界产生加速度时，橡胶圆柱形磁铁5与吸附在其轴向两端的磁性液体组成的惯性质量沿轴向移动，产生轴向位移，加速度不同造成惯性质量轴向位移大小不同。

橡胶圆柱形磁铁5的轴向位移使得第一线圈3和第二线圈4的电感发生变化，使得第一线圈3和第二线圈4上产生电压差，输出电压信号。

所述壳体2、左右端盖均为非导磁材料如奥氏体不锈钢。

所述磁性液体通常可选为煤油基磁性液体，机油基磁性液体或酯基磁性液体。

Claims (1)

1.一种磁性液体加速度传感器，该加速度传感器包括：左端盖(1)、壳体(2)、第一线圈(3)、第二线圈(4)、圆柱形磁铁(5)、右端盖(6)；

所述的圆柱形磁铁(5)放入壳体(2)中，向壳体(2)内注入磁性液体，磁性液体吸附在圆柱形磁铁(5)轴向两端并将圆柱形磁铁(5)悬浮起来，左端盖(1)及右端盖(6)分别与壳体(2)两端螺纹连接；

第一线圈(3)和第二线圈(4)分别缠绕在壳体(2)的两个环形凹槽中，第一线圈(3)和第二线圈(4)的连接采用差动式连接；

其特征在于：

所述的圆柱形磁铁(5)为橡胶磁铁；

所述壳体(2)内腔的直径从其中心向左右减小，锥角为2α，α为5～8°；

壳体(2)内腔侧面以轴线为对称轴，沿轴向开第一凹槽(7)和第二凹槽(8)。