CN104198109A - 一种带支管的磁性液体微压差传感器 - Google Patents

一种带支管的磁性液体微压差传感器 Download PDF

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Abstract

一种带支管的磁性液体微压差传感器，适用于微压差测量。该装置包括：透明玻璃管(1)、第一圆柱形空心永久磁铁(2-1)、第二圆柱形空心永久磁铁(2-2)、第一感应线圈(3-1)、第二感应线圈(3-2)、第一磁性液体环(4-1)、第二磁性液体环(4-2)、第一圆柱形永久磁铁(5-1)、第二圆柱形永久磁铁(5-2)、铁芯(6)、第一限位器(7-1)、第二限位器(7-2)。第一圆柱形永久磁铁(5-1)、第二圆柱形永久磁铁(5-2)、铁芯(6)共同构成复合磁芯，它在限位器所限定的范围内移动，透明玻璃管上的支管使得复合磁芯中部的压强与复合磁芯左端的压强同步变化，实现了工业设备中某两处的绝对压强值很大，而相对压强差又很小的情况下的微压差测量。

Description

一种带支管的磁性液体微压差传感器
技术领域
本发明属于传感器领域，适用于微压差测量。
背景技术
目前，磁性液体微压差传感器的结构形式主要有两种，一种是U型管式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，这种类型的磁性液体微压差传感器输出信号较弱，体积较大；另外一种是铁芯式磁性液体微压差传感器，例如专利201410232410.9，201410232514.X，201410235030.0，201410232908.5中所提出的磁性液体微压差传感器，这种传感器灵敏度很高，在±2000Pa的压力范围内有很好的线性度，但是该类传感器两个磁性液体环中间的部分为封闭的一段空气，压强始终为大气压，而磁性液体环的耐压值为±2000Pa，因此该类传感器仅适用于大气压附近的±2000Pa的微压差测量。而工业领域通常的微压差是指在高压状态下的微小压强差，例如某管道内部两处的压强都在4个大气压左右，需要测量这两处的微小压强差，那么上述专利中所提出的磁性液体微压差传感器就不能满足工业需求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题：在工业设备中某两处的绝对压强值很大，而这两处的相对压强差又很小的情况下，原有的磁性液体微压差传感器不能满足测量需求的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带支管的磁性液体微压差传感器，该装置包括：透明玻璃管，第一圆柱形空心永久磁铁，第二圆柱形空心永久磁铁，第一感应线圈，第二感应线圈，第一磁性液体环，第二磁性液体环，第一圆柱形永久磁铁，第二圆柱形永久磁铁，铁芯，第一限位器，第二限位器。
该装置各部分之间的装配：
将高强度漆包铜线均匀、对称、等匝数地缠绕到透明玻璃管的两端，分别构成第一感应线圈和第二感应线圈；将第一圆柱形空心永久磁铁和第一限位器依次放入透明玻璃管中有支管的一端；然后将第一圆柱形永久磁铁和第二圆柱形永久磁铁吸附在铁芯的两端，并在第一圆柱形永久磁铁和第二圆柱形永久磁铁的端部分别吸附上第一磁性液体环和第二磁性液体环，第一圆柱形永久磁铁、第二圆柱形永久磁铁、铁芯共同构成复合磁芯，第一磁性液体环和第二磁性液体环起到润滑和密封耐压的作用；之后将吸附有第一磁性液体环和第二磁性液体环的复合磁芯放入透明玻璃管中，再依次放入第二限位器和第二圆柱形空心永久磁铁。装配过程中，应保证第一感应线圈和第二感应线圈关于透明玻璃管的支管对称，透明玻璃管内部的各部件关于第一感应线圈和第二感应线圈对称，第一圆柱形空心永久磁铁和第二圆柱形空心永久磁铁用于给复合磁芯提供回复力，保证透明玻璃管两端压力相等时，复合磁芯位于第一感应线圈和第二感应线圈中间的平衡位置。
当透明玻璃管的左、右两侧分别作用P1和P2的压强时，由于透明玻璃管上支管的作用，使得复合磁芯的左侧和复合磁芯的中部压强均为P1，复合磁芯的右侧压强为P2，这样第一磁性液体环左右两侧的压强均为P1，第二磁性液体环左侧的压强为P1，右侧的压强为P2，这样无论P1和P2的绝对压强值为多大，只要P1和P2的压强差满足在±2000Pa的范围内，该磁性液体微压差传感器就能够对该压强差进行测量。第一限位器和第二限位器的作用是限制复合磁芯在透明玻璃管内位移的极限位置。
当P1＝P2时，复合磁芯位于第一感应线圈和第二感应线圈中心的平衡位置，第一感应线圈和第二感应线圈的电感相同，外接电桥电路输出的电压信号为零；当P1≠P2时，复合磁芯偏离平衡位置，使得第一感应线圈和第二感应线圈的电感发生变化，外接电桥电路输出相应的电压信号。在一定范围内，压强差的大小和输出的电压值成正比。
本发明的有益效果：
本发明采用带有支管的透明玻璃管作为磁性液体微压差传感器的封装器具，使得复合磁芯中部的压强与复合磁芯左端的压强同步增大，复合磁芯中部的压强不再是固定的大气压。这样就实现了工业设备中某两处的绝对压强值很大，但相对压强差又很小的情况下的微压差测量。
附图说明
图1一种带支管的磁性液体微压差传感器。
图中：透明玻璃管1、第一圆柱形空心永久磁铁2-1、第二圆柱形空心永久磁铁2-2、第一感应线圈3-1、第二感应线圈3-2、第一磁性液体环4-1、第二磁性液体环4-2、第一圆柱形永久磁铁5-1、第二圆柱形永久磁铁5-2、铁芯6、第一限位器7-1、第二限位器7-2。
具体实施方式
以附图1为具体实施方式对本发明作进一步说明：
一种带支管的磁性液体微压差传感器，该装置包括：透明玻璃管1、第一圆柱形空心永久磁铁2-1、第二圆柱形空心永久磁铁2-2、第一感应线圈3-1、第二感应线圈3-2、第一磁性液体环4-1、第二磁性液体环4-2、第一圆柱形永久磁铁5-1、第二圆柱形永久磁铁5-2、铁芯6、第一限位器7-1、第二限位器7-2。
该装置各部分之间的连接：
将高强度漆包铜线均匀、对称、等匝数地缠绕到透明玻璃管1的两端，分别构成第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-2；将第一圆柱形空心永久磁铁2-1和第一限位器7-1依次放入透明玻璃管1中有支管的一端；然后将第一圆柱形永久磁铁5-1和第二圆柱形永久磁铁5-2吸附在铁芯6的两端，并在第一圆柱形永久磁铁5-1和第二圆柱形永久磁铁5-2的端部分别吸附上第一磁性液体环4-1和第二磁性液体环4-2，第一圆柱形永久磁铁5-1、第二圆柱形永久磁铁5-2、铁芯6共同构成复合磁芯，第一磁性液体环4-1和第二磁性液体环4-2起到润滑和密封耐压的作用；之后将吸附有第一磁性液体环4-1和第二磁性液体环4-2的复合磁芯放入透明玻璃管1中，再依次放入第二限位器7-2和第二圆柱形空心永久磁铁2-2。装配过程中，应保证第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-2关于透明玻璃管1的支管对称，透明玻璃管1内部的各部件关于第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-1对称，第一圆柱形空心永久磁铁2-1和第二圆柱形空心永久磁铁2-2用于给复合磁芯提供回复力，保证透明玻璃管1两端压力相等时，复合磁芯位于第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-2中间的平衡位置。
当透明玻璃管1的左、右两侧分别作用P1和P2的压强时，由于透明玻璃管1上支管的作用，使得复合磁芯的左侧和复合磁芯的中部压强均为P1，复合磁芯的右侧压强为P2，这样第一磁性液体环4-1两侧的压强均为P1，第二磁性液体环4-2左侧的压强为P1，右侧的压强为P2，这样无论P1和P2的绝对压强值为多大，只要P1和P2的压强差满足在±2000Pa的范围内，那么该磁性液体微压差传感器就能够对该压强差进行测量。第一限位器7-1和第二限位器7-2的作用是限制复合磁芯在透明玻璃管内位移的极限位置。
当P1＝P2时，复合磁芯位于第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-2中心的平衡位置，第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-2的电感相同，输出的电压信号为零；当P1≠P2时，复合磁芯偏离平衡位置，使得第一感应线圈3-1和第二感应线圈3-2的电感变化，输出相应的电压信号。在一定范围内，压强差的大小和输出的电压值成正比。
由于采用了带有支管的透明玻璃管作为磁性液体微压差传感器的封装器具，将复合磁芯左端气腔和复合磁芯中部气腔相连接，使得复合磁芯中部的压强与复合磁芯左端的压强同步变化，复合磁芯中部气腔的压强不再是固定的大气压，这样就实现了工业设备中某两处的绝对压强值很大，而相对压强差又很小的情况下的微压差测量。

Claims (1)

1.一种带支管的磁性液体微压差传感器，该装置包括：
透明玻璃管(1)、第一圆柱形空心永久磁铁(2-1)、第二圆柱形空心永久磁铁(2-2)、第一感应线圈(3-1)、第二感应线圈(3-2)、第一磁性液体环(4-1)、第二磁性液体环(4-2)、第一圆柱形永久磁铁(5-1)、第二圆柱形永久磁铁(5-2)、铁芯(6)、第一限位器(7-1)、第二限位器(7-2)。第一圆柱形永久磁铁(5-1)、第二圆柱形永久磁铁(5-2)、铁芯(6)共同构成复合磁芯，复合磁芯在限位器所限定的范围内移动。
其特征在于：
透明玻璃管(1)上存在支管，将复合磁芯左端气腔和复合磁芯中部气腔相连接，使得复合磁芯中部的压强与复合磁芯左端的压强同步变化。
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