CN103175650B - 一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法，该方法所用装置包括：左臂线圈（1-1）和右臂线圈（1-2）、磁性液体、U型有机玻璃管（3）、橡胶塞（4）、压力表（5）、第一滑动变阻器（R1）、第二滑动变阻器（R2）、交流电源（U）和电压表（V）。将（2-2）号磁性液体先注入U型管中，（2-1）号后注入，两种磁性液体的分界面在线圈中间部位。塞入橡胶塞，U型管左臂的侧开口端经三通与压力源和压力表连接。两线圈分别和滑动变阻器（R1）、（R2）串联后，并联在交流电源（U）的两端，构成电桥电路。同等压强下，采用此方法的磁性液体微压差传感器的差动性能更显著，传感器的灵敏度相比于单纯使用密度大的（2-2）号磁性液体明显提高，且节约了成本。

Description

一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法

技术领域

本发明属于提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法，特别适用于磁性液体微压差传感器。

背景技术

磁性液体微压差传感器原理如下：U型有机玻璃管内部装有磁性液体，两臂缠绕线圈并通入交流电，与外部电路电阻构成电桥电路，有压差作用时U型有机玻璃管两臂液面产生高度差Δh，进而线圈电感L发生变化，电桥平衡被破坏，通过外部电路测得的电压变化进而求得压差变化。

但是目前磁性液体微压差传感器所用磁性液体一直不够理想。从理论上来讲，磁性液体的饱和磁化强度越高，磁性液体微压差传感器的灵敏度越高。但是磁性液体的饱和磁化强度不能无限提高，而且当饱和磁化强度达到一定值后，磁性液体微压差传感器的灵敏度也就不再变化。且随着磁性液体饱和磁化强度的提高，传感器所用磁性液体的成本也会不断提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：在磁性液体微压差传感器的使用过程中，由于所用磁性液体不够理想，导致磁性液体微压差传感器的灵敏度偏低的问题。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法，该方法所用装置包括：左臂线圈和右臂线圈、磁性液体、U型有机玻璃管、橡胶塞、压力表、第一滑动变阻器、第二滑动变阻器、交流电源和电压表。

高强度漆包铜线均匀、对称、等匝数的缠绕在U型有机玻璃管的两臂上，构成左臂线圈和右臂线圈。

将磁性液体注入U型有机玻璃管中，橡胶塞塞在U型有机玻璃管的左臂上开口内，U型有机玻璃管左臂的侧开口端经三通与压力源P和压力表连接；左臂线圈和右臂线圈分别和第一滑动变阻器、第二滑动变阻器串联后，并联在交流电源的两端，构成电桥电路。

磁性液体包括第一磁性液体和第二磁性液体，第一磁性液体采用煤油基磁性液体，第二磁性液体采用氟醚油基磁性液体。

先将第二磁性液体注入U型有机玻璃管中，再从U型有机玻璃管的两个端口分别注入等量的第一磁性液体, 第一磁性液体和第二磁性液体的分界面分别在左臂线圈和右臂线圈的中间部位。

所述的第二将磁性液体密度、粘度、饱和磁化强度均大于第一磁性液体。

第一磁性液体密度为1.05 g/cm³~1.35g/cm³。

第一磁性液体粘度为10mPa·s ~20mPa·s。

第一磁性液体饱和磁化强度为300 Gs ~350Gs。

第二磁性液体密度为2.05 g/cm³ ~2.15g/cm³。

第二磁性液体粘度为2500 mPa·s ~2600mPa·s。

第二磁性液体饱和磁化强度为440 Gs ~460Gs。

所述的交流电源频率为150kHz~200kHz，峰值为12V。

本发明的有益效果：

两种不同基载液、不同密度、不同饱和磁化强度的磁性液体先后注入到U型管中后，由于基载液和密度的不同，磁性液体将分为上下两层。由于两种磁性液体的饱和磁化强度不同，因此当U型管两侧存在压差作用时，磁性液体在管内移动所产生的差动效应更显著，相比于使用单一磁性液体大大提高了磁性液体微压差传感器的灵敏度。与此同时，相比于单独使用高饱和磁化强度的磁性液体成本降低了。

附图说明

图1 一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法示意图。

图中：左臂线圈1-1、右臂线圈1-2、磁性液体2-1、磁性液体2-2、U型有机玻璃管3、橡胶塞4、压力表5。

图2 电桥电路示意图。

图中：第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、交流电源U和电压表V。

具体实施方式

以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明：

一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法，该方法所用装置，如图1所示，该装置包括：左臂线圈1-1和右臂线圈1-2、磁性液体、U型有机玻璃管3、橡胶塞4、压力表5、第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2、交流电源U和电压表V。

高强度漆包铜线均匀、对称、等匝数的缠绕在U型有机玻璃管3的两臂上，构成左臂线圈1-1和右臂线圈1-2。

将磁性液体注入U型有机玻璃管3中，橡胶塞4塞在U型有机玻璃管的左臂上开口内，U型有机玻璃管3左臂的侧开口端经三通与压力源P和压力表5连接；左臂线圈1-1和右臂线圈1-2分别和第一滑动变阻器R1、第二滑动变阻器R2串联后，并联在交流电源U的两端，构成电桥电路。

磁性液体包括第一磁性液体2-1和第二磁性液体2-2。

第一磁性液体2-1采用煤油基磁性液体，第二磁性液体2-2采用氟醚油基磁性液体。

先将第二磁性液体2-2注入U型有机玻璃管3中，再从U型有机玻璃管的两个端口分别注入等量的第一磁性液体2-1, 第一磁性液体2-1和第二磁性液体2-2的分界面分别在左臂线圈1-1和右臂线圈1-2的中间部位。

所述的第二将磁性液体2-2密度、粘度、饱和磁化强度均大于第一磁性液体2-1。

第一磁性液体密度为1.05 g/cm³~1.35g/cm³。

第一磁性液体粘度为10mPa·s ~20mPa·s。

第一磁性液体饱和磁化强度为300 Gs ~350Gs。

第二磁性液体密度为2.05 g/cm³ ~2.15g/cm³。

第二磁性液体粘度为2500 mPa·s ~2600mPa·s。

第二磁性液体饱和磁化强度为440 Gs ~460Gs。

所述的交流电源U频率为150kHz~200kHz，峰值为12V。

所给的第一磁性液体2-1的密度、粘度、饱和磁化强度和第二磁性液体2-2的密度、粘度、饱和磁化强度的数值范围选其端值或其中间任意值均可。

高强度漆包铜线圈1-1和1-2的材料选用铜线，因为铜线的电阻率ρ_c较小，产生的热损耗少。

U型有机玻璃管3选用有机玻璃材质，因为有机玻璃具备热膨胀系数小、价格便宜、不导磁、防潮性好等特点，满足应用需求。

橡胶塞4为丁基橡胶，因为其对空气具有不渗透性，广泛应用于密封，能够满足传感器的应用需求。

压力表5选用数显压力表，量程0~1000Pa。

使用实例：

常温下取直径为0.1mm的高强度漆包铜线圈1-1和1-2，缠绕匝数均为1600匝，所通电流为0.1A，电压12V，频率150KHz；2-2号磁性液体密度为2.05 g/cm³，粘度为2500mPa·s，饱和磁化强度为450.62Gs，取15ml注入到U型管中； 2-1号磁性液体密度为1.0563g/cm³，粘度为12.29mPa·s，饱和磁化强度为305.56Gs，取10ml，U型管两臂各注入5ml；U型有机玻璃管3臂长250mm，内径10mm；橡胶塞4为丁基橡胶，能够保证密封即可。

将U型有机玻璃管在水平实验台上竖直放好后，如图2所示连接好电路。如图1所示，通入交流电，在压强同样变化100Pa的情况下，采用此种方法的磁性液体微压差传感器的差动性能更显著，传感器的灵敏度相比于使用单一磁性液体明显提高，且节约了成本。

Claims (2)

1.一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法，该方法所用装置包括：左臂线圈(1-1)和右臂线圈(1-2)、磁性液体、U型有机玻璃管(3)、橡胶塞(4)、压力表(5)、第一滑动变阻器(R1)、第二滑动变阻器(R2)、交流电源(U)和电压表(V)； 

高强度漆包铜线均匀、对称、等匝数的缠绕在U型有机玻璃管(3)的两臂上，构成左臂线圈(1-1)和右臂线圈(1-2)； 

将磁性液体注入U型有机玻璃管(3)中，橡胶塞(4)塞在U型有机玻璃管(3)的左臂上开口内，U型有机玻璃管(3)左臂的侧开口端经三通与压力源P和压力表(5)连接；左臂线圈(1-1)和右臂线圈(1-2)分别和第一滑动变阻器(R1)、第二滑动变阻器(R2)串联后，并联在交流电源(U)的两端，构成电桥电路； 

其特征是： 

磁性液体包括第一磁性液体(2-1)和第二磁性液体(2-2)； 

第一磁性液体(2-1)采用煤油基磁性液体，第二磁性液体(2-2)采用氟醚油基磁性液体，第二磁性液体(2-2)密度、粘度、饱和磁化强度均大于第一磁性液体(2-1)； 

第一磁性液体(2-1)密度为1.05g/cm³～1.35g/cm³； 

第一磁性液体(2-1)粘度为10mPa·s～20mPa·s； 

第一磁性液体(2-1)饱和磁化强度为300Gs～350Gs； 

第二磁性液体(2-2)密度为2.05g/cm³～2.15g/cm³； 

第二磁性液体(2-2)粘度为2500mPa·s～2600mPa·s； 

第二磁性液体(2-2)饱和磁化强度为440Gs～460Gs；

先将第二磁性液体(2-2)注入U型有机玻璃管(3)中，再从U型有机玻 璃管(3)的两个端口分别注入等量的第一磁性液体(2-1)，第一磁性液体(2-1)和第二磁性液体(2-2)的分界面分别在左臂线圈(1-1)和右臂线圈(1-2)的中间部位。 

2.根据权利要求1所述的一种提高磁性液体微压差传感器灵敏度的方法，其特征是： 

所述的交流电源(U)频率为150kHz～200kHz，峰值为12V～14V。