CN104019933B - 一种气隙型自感式磁性液体微压差传感器 - Google Patents

Abstract

一种气隙型自感式磁性液体微压差传感器，装配时，先将缠有左线圈(5-1)的左E型骨架(4-1)和缠有右线圈(5-2)的右E型骨架(4-2)固定在支架上，中间留有间隙；然后将吸附有磁性液体的由左圆柱形永久磁铁(2-1)、右圆柱形永久磁铁(2-2)和水平铁芯(3-1)形成的复合磁芯放入有机玻璃管(6)中，将左环形磁铁(7-1)和右环形磁铁(7-2)分别塞入到有机玻璃管(6)的两端，再将竖直铁芯(3-2)与水平铁芯(3-1)相连接；最后将竖直铁芯(3-2)插入到左E型骨架(4-1)和右E型骨架(4-2)中间的间隙中。微压作用时，复合磁芯左右移动，竖直铁芯(3-2)与左、右E型骨架的间隙改变引起电感变化进而输出电压信号。该传感器输出信号强，灵敏度高。

Description

一种气隙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受外界环境的影响较大，且成本较高，输出信号较弱，灵敏度低。

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信号弱、灵敏度低的问题。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种气隙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、水平铁芯、竖直铁芯、左E型骨架、右E型骨架、左线圈、右线圈、有机玻璃管、左环形磁铁、右环形磁铁。

首先将将高强度漆包铜线均匀、等匝数地缠绕在左E型骨架和右E型骨架的中部，构成左线圈和右线圈；再将缠好线圈的左E型骨架和右E型骨架固定在与地面相连的支架上，两骨架中间留有一定间隙；然后在水平铁芯的中部开螺纹盲孔，在竖直铁芯的端部攻螺纹；之后将左圆柱形永久磁铁和右圆柱形永久磁铁用胶粘在水平铁芯的两端，形成复合磁芯的水平部分，并在左、右圆柱形永久磁铁的端部注入磁性液体，形成左磁性液体密封环和右磁性液体密封环，将吸附有磁性液体的复合磁芯水平部分放入有机玻璃管中后，将左环形磁铁和右环形磁铁分别用胶固定在有机玻璃管关于中部开口对称的左端和右端，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，再将竖直铁芯的螺纹端通过有机玻璃管的中段开口处与水平铁芯的螺纹盲孔相连接，竖直铁芯与复合磁芯的水平部分共同构成复合磁芯；最后将竖直铁芯插入到左E型骨架和右E型骨架中间的间隙中，应保证竖直铁芯与左、右E型骨架的间隙相等。

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平衡位置，竖直铁芯与左、右E型骨架的间隙相等，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，使得竖直铁芯与左E型骨架的间隙变大，与右E型骨架的间隙变小，导致磁路的磁阻变小，因此左线圈的电感减小，右线圈的电感增大，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，信号强，灵敏度高。

附图说明

图1一种气隙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、水平铁芯3-1、竖直铁芯3-2、左E型骨架4-1、右E型骨架4-2、左线圈5-1、右线圈5-2、有机玻璃管6、左环形磁铁7-1、右环形磁铁7-2。

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：

一种气隙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、水平铁芯3-1、竖直铁芯3-2、左E型骨架4-1、右E型骨架4-2、左线圈5-1、右线圈5-2、有机玻璃管6、左环形磁铁7-1、右环形磁铁7-2。

首先将高强度漆包铜线均匀、等匝数地缠绕在左E型骨架4-1和右E型骨架4-2的中部，构成左线圈5-1和右线圈5-2；再将缠好线圈的左E型骨架4-1和右E型骨架4-2固定在与地面相连的支架上，两骨架中间留有一定间隙；然后在水平铁芯3-1的中部开螺纹盲孔，在竖直铁芯3-2的端部攻螺纹；之后将左圆柱形永久磁铁2-1和右圆柱形永久磁铁2-2用胶粘在水平铁芯3-1的两端，形成复合磁芯的水平部分，并在左、右圆柱形永久磁铁2-1、2-2的端部注入磁性液体，形成左磁性液体密封环1-1和右磁性液体密封环1-2，将吸附有磁性液体的复合磁芯水平部分放入有机玻璃管6中后，将左环形磁铁7-1和右环形磁铁7-2分别用胶固定在有机玻璃管6关于中部开口对称的左端和右端，保证左环形磁铁7-1与左圆柱形永久磁铁2-1和右环形磁铁7-2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，再将竖直铁芯3-2的螺纹端通过有机玻璃管的中段开口处与水平铁芯3-1的螺纹盲孔相连接，竖直铁芯3-2与复合磁芯的水平部分共同构成复合磁芯；最后将竖直铁芯3-2插入到左E型骨架4-1和右E型骨架4-2中间的间隙中，应保证竖直铁芯3-2与左、右E型骨架4-1、4-2的间隙相等。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。

左圆柱形永久磁铁2-1、右圆柱形永久磁铁2-2材料为钕铁硼，二者结构、材料和属性完全相同。

水平铁芯3-1选用导磁性差的奥氏体不锈钢材料，避免对上部磁路产生影响。

竖直铁芯3-2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E型骨架4-1、右E型骨架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。

有机玻璃管6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7-1、右环形磁铁7-2。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 (1)

1.一种气隙型自感式磁性液体微压差传感器，该传感器包括：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)、水平铁芯(3-1)、竖直铁芯(3-2)、左E型骨架(4-1)、右E型骨架(4-2)、左线圈(5-1)、右线圈(5-2)、有机玻璃管(6)、左环形磁铁(7-1)、右环形磁铁(7-2)；

首先将高强度漆包铜线均匀、等匝数地缠绕在左E型骨架(4-1)和右E型骨架(4-2)的中部，构成左线圈(5-1)和右线圈(5-2)；

再将缠好线圈的左E型骨架(4-1)和右E型骨架(4-2)固定在与地面相连的支架上，两骨架中间留有一定间隙；

然后将左圆柱形永久磁铁(2-1)和右圆柱形永久磁铁(2-2)吸附在水平铁芯(3-1)的两端，形成复合磁芯的水平部分，并在左、右圆柱形永久磁铁(2-1、2-2)的端部注入磁性液体，形成左磁性液体密封环(1-1)和右磁性液体密封环(1-2)，将吸附有磁性液体的复合磁芯放入有机玻璃管(6)中后，将左环形磁铁(7-1)和右环形磁铁(7-2)分别塞入到有机玻璃管(6)关于中部开口对称的左端和右端，再将竖直铁芯(3-2)的螺纹端通过有机玻璃管的中段开口处与水平铁芯(3-1)的螺纹盲孔相连接；

最后将竖直铁芯(3-2)插入左E型骨架(4-1)和右E型骨架(4-2)间的间隙中，应保证竖直铁芯(3-2)与左、右E型骨架(4-1、4-2)的间隙相等；

其特征是：

所述的复合磁芯由水平铁芯(3-1)、竖直铁芯(3-2)、左圆柱形永久磁铁(2-1)、右圆柱形永久磁铁(2-2)共同构成，水平铁芯(3-1)和竖直铁芯(3-2)共同作为敏感元件，将压力转化成位移，竖直铁芯(3-2)的水平位移引起左线圈(5-1)和右线圈(5-2)的电感变化。