CN104019932A - 一种截面型自感式磁性液体微压差传感器 - Google Patents

Abstract

一种截面型自感式磁性液体微压差传感器，装配时，先将导磁环(6)固定在有机玻璃管(8)的中心，左、右线圈(5-1)和(5-2)对称缠绕在导磁环(6)两侧后装上左、右导磁套(4-1)和(4-2)；然后将左、右圆柱形永久磁铁(2-1)和(2-2)，左、右铝棒(3-1)和(3-2)，铁芯(7)组成复合磁芯，吸附左、右磁性液体密封环(1-1)和(1-2)后放入有机玻璃管(8)中；最后将左、右环形磁铁(9-1)和(9-2)放入有机玻璃管(8)两端。微压作用时，复合磁芯左右移动，铁芯(7)的圆柱面和左、右导磁套(4-1)、(4-2)与有机玻璃管(8)接触的两圆环面相对部分的面积改变引起电感变化而输出电压信号。该传感器输出信号明显，自由行程可调，装配方便。

Description

一种截面型自感式磁性液体微压差传感器

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。

该种磁性液体微压差传感器测量范围大约在0Pa～1000Pa，测量范围过小，受外界环境的影响较大，且成本较高，输出信号较弱，不能满足大部分微压测量的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：在微压测量领域，磁性液体微压差传感器量程过小、信号弱的问题。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种截面型自感式磁性液体微压差传感器，该装置包括：左磁性液体密封环、右磁性液体密封环、左圆柱形永久磁铁、右圆柱形永久磁铁、左铝棒、右铝棒、左导磁套、右导磁套、左线圈、右线圈、导磁环、铁芯、有机玻璃管、左环形磁铁、右环形磁铁。

首先将导磁环固定在有机玻璃管的中间位置，再将高强度漆包铜线均匀、等匝数、对称地缠绕在导磁环的两端，构成左线圈和右线圈；然后将左导磁套套在左线圈上，右导磁套套在右线圈上，导磁套和导磁环共同构成了有机玻璃管外部的磁路；之后将左、右铝棒分别粘在铁芯的两端，再将左、右圆柱形永久磁铁分别粘在左、右铝棒的两端，并在左、右圆柱形永久磁铁的端部吸附磁性液体密封环，共同构成复合磁芯；将复合磁芯放入到有机玻璃管中，在磁性液体二阶浮力原理的作用下，复合磁芯悬浮在有机玻璃管中，铁芯的长度应满足使得铁芯的两个端面分别位于左、右导磁套与有机玻璃管接触的两圆环面的轴向中心处；最后将左环形磁铁和右环形磁铁分别塞入到有机玻璃管关于导磁环对称的左端和右端，保证左环形磁铁与左圆柱形永久磁铁和右环形磁铁与右圆柱形永久磁铁同名端相对，用于提供回复力，保证复合磁芯在没有压差作用时处于平衡位置。

当有机玻璃管两侧不存在压差时，在左、右环形磁铁的作用下，吸附有磁性液体的复合磁芯位于关于导磁环对称的平衡位置，铁芯的圆柱面和左、右导磁套与有机玻璃管接触的两圆环面相对部分的面积相等，左线圈和右线圈的电感相等，外部电桥电路输出电压为零；当左侧压力源P增大时，复合磁芯向右侧移动，使得铁芯的圆柱面和右导磁套与有机玻璃管接触的圆环面相对部分的面积增大，铁芯的圆柱面和左导磁套与有机玻璃管接触的圆环面相对部分的面积减小，因此右线圈电感增大，左线圈电感减小，外部电桥电路输出明显的电压信号；同理当P减小时，复合磁芯向左侧移动，外部电桥电路输出符号相反的电压信号。

本发明的有益效果：

该种磁性液体微压差传感器体积小，成本低，具有良好的线性度，自由行程可按需要进行设计，装配方便，信号明显。

附图说明

图1一种截面型自感式磁性液体微压差传感器。

图中：左磁性液体密封环1-1、右磁性液体密封环1-2、左圆柱形永久磁铁2-1、右圆柱形永久磁铁2-2、左铝棒3-1、右铝棒3-2、左导磁套4-1、右导磁套4-2、左线圈5-1、右线圈5-2、导磁环6、铁芯7、有机玻璃管8、左环形磁铁9-1、右环形磁铁9-2。

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：

一种截面型自感式磁性液体微压差传感器，该装置包括：左磁性液体密封环1-1、右磁性液体密封环1-2、左圆柱形永久磁铁2-1、右圆柱形永久磁铁2-2、左铝棒3-1、右铝棒3-2、左导磁套4-1、右导磁套4-2、左线圈5-1、右线圈5-2、导磁环6、铁芯7、有机玻璃管8、左环形磁铁9-1、右环形磁铁9-2。

首先将导磁环6固定在有机玻璃管8的中间位置，再将高强度漆包铜线均匀、等匝数、对称地缠绕在导磁环的两端，构成左线圈5-1和右线圈5-2；然后将左导磁套4-1套在左线圈5-1上，右导磁套4-2套在右线圈5-2上，导磁套4-1、4-2和导磁环6共同构成了有机玻璃管8外部的磁路；然后将左铝棒3-1、右铝棒3-2分别粘在铁芯7的两端，再将左圆柱形永久磁铁2-1、右圆柱形永久磁铁2-2分别粘在铝棒3-1、3-2的两端，并在圆柱形永久磁铁2-1、2-2的端部吸附磁性液体密封环1-1、1-2，共同构成复合磁芯；将复合磁芯放入到有机玻璃管8中，在磁性液体二阶浮力原理的作用下，复合磁芯悬浮在有机玻璃管8中，铁芯7的长度应满足使得铁芯7的两个端面分别位于导磁套4-1、4-2与有机玻璃管8接触的两圆环面的轴向中心处；最后将左环形磁铁9-1和右环形磁铁9-2分别塞入到有机玻璃管8关于导磁环6对称的左端和右端，保证左环形磁铁9-1与左圆柱形永久磁铁2-1和右环形磁铁9-2与右圆柱形永久磁铁2-2同名端相对，用于提供回复力，保证复合磁芯在没有压差作用时处于平衡位置。如图1所示。

所述的磁性液体密封环1-1、1-2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。

圆柱形永久磁铁2-1、2-2，材料为钕铁硼，二者结构、材料和属性完全相同。

铝棒3-1、3-2为圆柱形，直径与圆柱形永久磁铁2-1、2-2相等，二者结构、材料和属性完全相同。

左导磁套4-1、右导磁套4-2选用1Cr13材料，相对磁导率约为2400，减少磁路漏磁，使输出信号明显。

左线圈5-1、右线圈5-2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。

导磁环6为圆盘形，内径与有机玻璃管8外径相同，材料为1Cr13。

铁芯7为圆柱形，直径与铝棒3-1、3-2直径相等，材料为1Cr13。

有机玻璃管8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、防潮性好等特点，满足应用需求。

左环形磁铁9-1、右环形磁铁9-2。材料为钕铁硼，二者外径与有机玻璃管内径相等，二者结构、材料和属性完全相同。

Claims (2)

1.一种截面型自感式磁性液体微压差传感器，该装置包括：左磁性液体密封环(1-1)、右磁性液体密封环(1-2)、左圆柱形永久磁铁(2-1)、右圆柱形永久磁铁(2-2)、左铝棒(3-1)、右铝棒(3-2)、左导磁套(4-1)、右导磁套(4-2)、左线圈(5-1)、右线圈(5-2)、导磁环(6)、铁芯(7)、有机玻璃管(8)、左环形磁铁(9-1)、右环形磁铁(9-2)。

首先将导磁环(6)固定在有机玻璃管(8)的中间位置，再将高强度漆包铜线均匀、等匝数、对称地缠绕在导磁环的两端，构成左线圈(5-1)和右线圈(5-2)；然后将左导磁套(4-1)套在左线圈(5-1)上，右导磁套(4-2)套在右线圈5-2上；

将吸附磁性液体密封环(1-1)、(1-2)的复合磁芯放入到有机玻璃管(8)中，在磁性液体二阶浮力原理的作用下，复合磁芯悬浮在有机玻璃管(8)中，铁芯(7)的长度应满足使得铁芯(7)的两个端面分别位于导磁套(4-1)、(4-2)与有机玻璃管(8)接触的两圆环面的轴向中心处；

最后将左环形磁铁(9-1)和右环形磁铁(9-2)分别塞入到有机玻璃管(8)关于导磁环(6)对称的左端和右端，保证左环形磁铁(9-1)与左圆柱形永久磁铁(2-1)和右环形磁铁(9-2)与右圆柱形永久磁铁(2-2)同名端相对；

其特征是：

所述的复合磁芯如下：将左铝棒(3-1)、右铝棒(3-2)分别粘在铁芯(7)的两端，再将左圆柱形永久磁铁(2-1)、右圆柱形永久磁铁(2-2)分别粘在铝棒(3-1)、(3-2)的两端，五部分共同构成复合磁芯。

2.根据权利要求1所述的一种截面型自感式磁性液体微压差传感器，其特征是：

左导磁套(4-1)、右导磁套(4-2)、导磁环(6)和复合磁芯中的铁芯(7)共同构成了左线圈(5-1)和右线圈(5-2)所产生磁场的闭合磁路，有效减少了漏磁，使得输出信号更佳。