CN103542976B - 一种磁性液体低频微压差传感器 - Google Patents

一种磁性液体低频微压差传感器 Download PDF

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Abstract

一种磁性液体低频微压差传感器，适用于微压测量领域。该装置包括：上臂线圈（1-1）、下臂线圈（1-2）、圆柱形磁铁（2）、磁性液体（3）、U型有机玻璃管（4）、橡胶塞（5）、压力表（6）、第一定值电阻（R1）、第二定值电阻（R2）、交流电源（U）和电压表（V）。漆包铜线均匀、等匝数、以正接方式缠绕在U型有机玻璃管一侧的上部和下部，与等值定值电阻（R1）、（R2）串联后，并联在交流电源两端。注入磁性液体后将圆柱形磁铁放入U型管缠绕线圈一侧的管内，塞入橡胶塞，U型管缠绕线圈一侧开口端与压力源P和压力表连接。低频微压作用时，永久磁铁随磁性液体在管内移动，频率越大，输出的电压值越大；稳定微压作用时，输出稳定电压值。

Description

一种磁性液体低频微压差传感器
技术领域
本发明属于磁性液体微压差传感器，特别适用于微压差测量领域。
背景技术
目前磁性液体微压差传感器在我国的研究尚处于实验阶段，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。
由于现有的磁性液体微压差传感器只能测量稳态微压差，不能同时反映微压差的低频变化情况和稳态时的微压差，因此应用范围受限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：在微压测量领域，原有磁性液体微压差传感器不能反映微压差低频变化的问题。
本发明解决其技术问题的技术方案：
一种磁性液体低频微压差传感器，该装置包括：上臂线圈、下臂线圈、圆柱形磁铁、磁性液体、U型有机玻璃管、橡胶塞、压力表、第一定值电阻R1、第二定值电阻R2、交流电源U和电压表V。
高强度漆包铜线均匀、等匝数、以正接方式缠绕在U型有机玻璃管一侧的上部和下部，构成上臂线圈和下臂线圈，两线圈间距等于磁铁长度；向U型有机玻璃管内注入磁性液体后，将圆柱形磁铁放入U型有机玻璃管缠有线圈一侧的管内，上臂线圈和下臂线圈加载交流电，保证圆柱形磁铁的两端和线圈的同名端相对，此时在二阶浮力原理和磁场力的共同作用下圆柱形磁铁悬浮于磁性液体中，位于两线圈的间隙内。
然后将橡胶塞塞在U型有机玻璃管缠有线圈一侧的上开口内，U型有机玻璃管缠有线圈一侧开口端经三通与压力源P和压力表连接，上臂线圈、下臂线圈分别和等值的第一定值电阻R1、第二定值电阻R2串联后，并联在交流电源U的两端，两线圈和两电阻构成电桥电路。
当U型有机玻璃管两侧不存在压差时，圆柱形磁铁位于两线圈的间隙中间位置，电桥电路输出电压为零。当U型有机玻璃管缠有线圈的一侧存在微压作用时，圆柱形磁铁随着磁性液体在U型有机玻璃管中的流动而在U型有机玻璃管内移动。当存在逐渐增大的正压作用时，圆柱形磁铁会进入下部线圈，此时下部线圈的全磁通会随时间变化，造成下部线圈的瞬时电感明显增大，上下两电感的差值使电桥电路不再平衡，会输出电压值；当压强固定不变时，圆柱形磁铁在线圈中的相对位置不发生变化，由于磁铁磁导率小于磁性液体，因此上下部线圈电感不同，也会输出电压值。存在负压作用时情况类似，只是电压的方向相反。
本发明的有益效果：
由于在U型有机玻璃管的磁性液体中加入了圆柱形磁铁，圆柱形磁铁在U型有机玻璃管中移动或静止时，均会造成线圈电感发生变化，引起输出电压的变化。当外界微压低频变化时，输出电压值的大小反映了低频变化的微压频率大小，低频变化的频率越高，输出的电压值越大；当外界微压稳定时，输出电压值的大小反映了外界微压差的大小。这样就实现了低频频率和稳态微压的同步测量，使得磁性液体微压差传感器的应用范围更广。
附图说明
图1一种磁性液体低频微压差传感器示意图。
图中：高强度漆包铜线圈上臂线圈1-1和下臂线圈1-2、圆柱形磁铁2、磁性液体3、U型有机玻璃管4、橡胶塞5、压力表6。
图2电桥电路示意图。
图中：第一定值电阻R1、第二定值电阻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：
一种磁性液体低频微压差传感器，该装置包括：上臂线圈1-1和下臂线圈1-2、圆柱形磁铁2、磁性液体3、U型有机玻璃管4、橡胶塞5、压力表6、第一定值电阻R1、第二定值电阻R2、交流电源U和电压表V。
高强度漆包铜线均匀、等匝数、以正接方式缠绕在U型有机玻璃管一侧的上部和下部，构成上臂线圈1-1和下臂线圈1-2，两线圈间距等于圆柱形磁铁2的长度；向U型有机玻璃管4内注入磁性液体后，将圆柱形磁铁2放入U型有机玻璃管4缠有线圈一侧的管内，上臂线圈1-1和下臂线圈1-2加载交流电，保证圆柱形磁铁2的两端和线圈的同名端相对，橡胶塞5塞在U型有机玻璃管4缠绕线圈一侧的上开口内，U型有机玻璃管4左臂的侧开口端经三通与压力源P和压力表6连接，如图1所示；上臂线圈1-1和下臂线圈1-2分别和等值的第一定值电阻R1、第二定值电阻R2串联后，并联在交流电源U的两端构成电桥电路，如图2所示。
所述的交流电源U频率为150kHz～200kHz，峰值为8V～10V。
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ρc较小，产生的热损耗少。
圆柱形磁铁2为永久磁铁或橡胶磁铁，永久磁铁材料为钕铁硼，橡胶磁铁材料为铁氧体磁粉和橡胶的复合物。线圈通交流电后圆柱形磁铁悬浮于线圈间隙的磁性液体3中，圆柱形磁铁与通电线圈同名端相对，用于提供回复力。
磁性液体3选用煤油基Fe3O4磁性液体，因为此磁性液体性能稳定，饱和磁化强度高，能够满足应用需要。
U型有机玻璃管4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5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6选用数显压力表，量程0～1000Pa。
使用实例：
常温下取高强度漆包铜线圈1-1和1-2直径0.1mm，匝数均为500匝，所通电流为0.1A，电压10V，频率150KHz；圆柱形磁铁2选用钕铁硼材料，尺寸规格为Φ6mm*40mm，；磁性液体3为煤油基Fe3O4磁性液体，粘度为2.45Pa·s，饱和磁化强度为23.4emu/g；U型有机玻璃管4臂长250mm，内径10mm；橡胶塞5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。注入磁性液体并通入交流电使得圆柱形磁铁悬浮于线圈间隙的磁性液体中，如图1所示，低频变化的频率越高，输出的电压值越大；当外界微压稳定时，输出电压值的大小与外界微压差的大小满足线性关系。

Claims (2)

1.一种磁性液体低频微压差传感器，该装置包括：上臂线圈(1-1)、下臂线圈(1-2)、圆柱形磁铁(2)、磁性液体(3)、U型有机玻璃管(4)、橡胶塞(5)、压力表(6)、第一定值电阻(R1)、第二定值电阻(R2)、交流电源(U)和电压表(V)；
高强度漆包铜线均匀、等匝数、以正接方式缠绕在U型有机玻璃管一侧的上部和下部，构成上臂线圈(1-1)和下臂线圈(1-2)；
向U型有机玻璃管(4)内注入磁性液体(3)；
将圆柱形磁铁放入U型有机玻璃管(4)缠有线圈一侧的管内；
橡胶塞(5)塞在U型有机玻璃管(4)的左臂上开口内，U型有机玻璃管(4)缠有线圈一侧开口端经三通与压力源P和压力表(6)连接；
上臂线圈(1-1)和下臂线圈(1-2)分别和等值的第一定值电阻(R1)、第二定值电阻(R2)串联后，并联在交流电源(U)的两端构成电桥电路；
其特征在于：
圆柱形磁铁(2)悬浮于线圈间隙的磁性液体(3)中，永久磁铁与通电线圈同名端相对，用于提供回复力。
2.根据权利要求1所述的一种磁性液体低频微压差传感器，其特征在于：
所述的圆柱形磁铁(2)包括永久磁铁和橡胶磁铁，永久磁铁材料为钕铁硼，橡胶磁铁材料为铁氧体磁粉和橡胶的复合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104019933B (zh) * 2014-05-29 2016-01-20 北京交通大学 一种气隙型自感式磁性液体微压差传感器
CN105161235A (zh) * 2015-09-22 2015-12-16 刘伟 具有退位开关的梯度性动态电阻器、电子电路、电动工具的独立电源
CN105161232A (zh) * 2015-09-22 2015-12-16 刘伟 具有进位开关并联电阻的梯度性动态电阻器、电子装置、自动化机械
CN105161233A (zh) * 2015-09-22 2015-12-16 刘伟 阻抗渐减的线性可控电阻器、电子电路、大型ups电源
CN105280317A (zh) * 2015-09-22 2016-01-27 刘伟 电阻量渐大的线性动态电阻器、电机启动缓冲、电力系统
CN105225815A (zh) * 2015-09-22 2016-01-06 刘伟 电感值渐大的线性动态电感器、电源、智能交通控制装置
CN105161234A (zh) * 2015-09-22 2015-12-16 刘伟 电阻值渐大的线性动态电阻器、电子电路、电力系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201385744Y (zh) * 2009-02-23 2010-01-20 郑洪强 一种车把套
CN101915637A (zh) * 2010-07-23 2010-12-15 河北工业大学 一种正弦气体微压力发生器
CN102213285A (zh) * 2011-06-14 2011-10-12 北京交通大学 一种磁性液体阻尼减振装置
CN103162896A (zh) * 2013-03-15 2013-06-19 北京交通大学 一种灵敏度高的磁性液体微压差传感器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2603782A1 (en) * 2010-08-12 2013-06-19 Velcon Filters, LLC Electronic readout for piston-type differential pressure gauge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201385744Y (zh) * 2009-02-23 2010-01-20 郑洪强 一种车把套
CN101915637A (zh) * 2010-07-23 2010-12-15 河北工业大学 一种正弦气体微压力发生器
CN102213285A (zh) * 2011-06-14 2011-10-12 北京交通大学 一种磁性液体阻尼减振装置
CN103162896A (zh) * 2013-03-15 2013-06-19 北京交通大学 一种灵敏度高的磁性液体微压差传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于铁磁性液体的微差压力传感器研究;董国强等;《传感技术学报》;20090131;第22卷(第1期);第50-53页 *
磁性液体在传感器中的应用;何新智等;《电子测量与仪器学报》;20091130;第23卷(第11期);第109页及图2 *

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