CN105467156A - 一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器 - Google Patents

一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器 Download PDF

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Abstract

一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器，属于惯性传感器技术领域。解决了现有采用永磁体作为惯性质量的二维磁性液体加速度传感器缺少有效的磁屏蔽结构，应用领域受限的问题。该传感器由上盖、橡胶密封圈、惯性块、磁性液体、电极、非导磁保护层、永磁体、壳体、磁屏蔽结构组成。永磁体安装在壳体侧面的凹槽中，每相邻两块永磁体磁极相斥。壳体的前后左右四个侧面设有凸台，凸台上安装有电极。惯性快为非导磁材料制成，浸没于壳体内腔的磁性液体中。非导磁保护层外侧、上盖顶部以及壳体底部均粘接有导磁片，导磁片相互间连接紧密，形成磁屏蔽。该传感器具有有效的磁屏蔽结构，工作时不需远离导磁物质，具有更广泛的应用领域。

Description

一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体地说，本发明涉及磁性液体加速度传感器。
背景技术
磁性液体是一种兼具液体的流动性与固体磁性材料对磁场的响应特性的一种新型功能材料。磁性液体在工程领域有着广泛的应用，其中加速度传感器是磁性液体的众多应用之一。相比传统加速度传感器，磁性液体加速度传感器没有机械磨损，具有可靠性高，能耗低、结构简单、低频响应好等优点。然而，现有二维磁性液体加速度传感器如EP0513866、US4984463等以永磁体作为惯性质量，缺少有效的磁屏蔽结构，使得其在工作时需远离导磁物质，因此限制了其应用领域。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，现有的采用永磁体作为惯性质量的二维磁性液体加速度传感器缺少有效的磁屏蔽结构，应用领域受到限制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有磁屏蔽结构二维磁性液体加速度传感器，构成该传感器的各部分之间的连接：
N块永磁体分别安装在壳体侧面的凹槽中，N的数值为大于等于4的偶数，永磁体与壳体的连接采用粘结。
所述的永磁体每相邻的两块磁极相反。
所述的壳体外形为正N棱柱，底面为正N边形，N的数值为大于等于4的偶数，壳体的每个侧面均开有凹槽，用于安装永磁体。
壳体的前后左右四个侧面设有凸台，凸台上安装有电极，电极与壳体的连接方式为粘接。
壳体侧面外围粘接一层非导磁块形成保护层。
将惯性块放入壳体的内腔中后，向壳体内腔中注满磁性液体。
所述的惯性快为非导磁材料制成。
将橡胶密封圈嵌入上盖的密封槽中，再将带有橡胶密封圈的上盖安装在壳体上，上盖与壳体之间的连接采用螺纹连接。
非导磁保护层外侧、上盖顶部以及壳体底部均粘接有导磁片，导磁片相互间连接紧密，形成磁屏蔽。
所述的上盖与上盖顶部的导磁片在对应电极处开有通孔，以便电极与信号处理电路相连。
该传感器采用非导磁物质作为惯性块，利用磁性液体一阶浮力原理产生回复力。
该传感器具有有效的磁屏蔽结构，工作时不需远离导磁物质，具有更广泛的应用领域。
附图说明
图1一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器正视图。
图2图1的A-A截面图。
图3图2的B-B截面图。
图中：上盖1、橡胶密封圈2、惯性块3、磁性液体4、第一电极5-1、第二电极5-2、第三电极5-3、第四电极5-4、第一导磁片6-1、第二导磁片6-2、第三导磁片6-3、第四导磁片6-4、第五导磁片6-5、第六导磁片6-6、第七导磁片6-7、第八导磁片6-8、第九导磁片6-9、第十导磁片6-10、第一非导磁块7-1、第二非导磁块7-2、第三非导磁块7-3、第四非导磁块7-4、第五非导磁块7-5、第六非导磁块7-6、第七非导磁块7-7、第八非导磁块7-8、第一永磁体8-1、第二永磁体8-2、第三永磁体8-3、第四永磁体8-4、第五永磁体8-5、第六永磁体8-6、第七永磁体8-7、第八永磁体8-8、壳体9。
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：
一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器，如图1—图3，该传感器包括：上盖1、橡胶密封圈2、惯性块3、磁性液体4、第一电极5-1、第二电极5-2、第三电极5-3、第四电极5-4、第一导磁片6-1、第二导磁片6-2、第三导磁片6-3、第四导磁片6-4、第五导磁片6-5、第六导磁片6-6、第七导磁片6-7、第八导磁片6-8、第九导磁片6-9、第十导磁片6-10、第一非导磁块7-1、第二非导磁块7-2、第三非导磁块7-3、第四非导磁块7-4、第五非导磁块7-5、第六非导磁块7-6、第七非导磁块7-7、第八非导磁块7-8、第一永磁体8-1、第二永磁体8-2、第三永磁体8-3、第四永磁体8-4、第五永磁体8-5、第六永磁体8-6、第七永磁体8-7、第八永磁体8-8、壳体9。
构成该传感器的各部分之间的连接：
一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器，构成该传感器的各部分之间的连接：
N块永磁体分别安装在壳体侧面的凹槽中，N的数值为大于等于4的偶数，永磁体与壳体的连接采用粘结，如图2所示，当N取为8时，第一永磁体8-1、第二永磁体8-2、第三永磁体8-3、第四永磁体8-4、第五永磁体8-5、第六永磁体8-6、第七永磁体8-7、第八永磁体8-8分别安装在壳体侧面八个凹槽
所述的第一永磁体8-1、第二永磁体8-2、第三永磁体8-3、第四永磁体8-4、第五永磁体8-5、第六永磁体8-6、第七永磁体8-7、第八永磁体8-8每相邻的两块磁极相反。
所述的壳体9外形为正N棱柱，底面为正N边形，N的数值为大于等于4的偶数，壳体9的每个侧面均开有凹槽，用于安装永磁体。
壳体9的前后左右四个侧面设有凸台，凸台上安装有第一电极5-1、第二电极5-2、第三电极5-3和第四电极5-4，第一电极5-1、第二电极5-2、第三电极5-3和第四电极5-4与壳体9的连接方式均为粘接。
第一非导磁块7-1、第二非导磁块7-2、第三非导磁块7-3、第四非导磁块7-4、第五非导磁块7-5、第六非导磁块7-6、第七非导磁块7-7以及第八非导磁块7-8粘接在壳体9的侧面外围形成保护层。
将惯性块3放入壳体9的内腔中后，向壳体9内腔中注满磁性液体4。
将橡胶密封圈2嵌入上盖1的密封槽中，再将带有橡胶密封圈的上盖1安装在壳体9上，上盖1与壳体9之间的连接采用螺纹连接。
非导磁保护层外侧、上盖1顶部以及壳体9底部粘接有第一导磁片6-1、第二导磁片6-2、第三导磁片6-3、第四导磁片6-4、第五导磁片6-5、第六导磁片6-6、第七导磁片6-7、第八导磁片6-8、第九导磁片6-9、第十导磁片6-10，导磁片相互间连接紧密，形成磁屏蔽。
所述的上盖1与导磁片6-9在对应电极处开有通孔，以便第一电极5-1、第二电极5-2、第三电极5-3和第四电极5-4与信号处理电路相连。
所述的惯性块3为非导磁材料制成，由于磁性液体一阶浮力原理，即非导磁物质浸没于存在外磁场的磁性液体中可以保持稳定悬浮状态，并且当非导磁物质离开磁性液体区域的中心位置时会产生一个驱使非磁性物质回到中心位置的力，因此当惯性块偏离中心位置时，磁性液体一阶浮力原理能够提供传感器的回复力。同时，第一电极5-1、第二电极5-2、第三电极5-3和第四电极5-4将惯性块在水平面上的位移转化为电信号输出。
所述的惯性快3、第一非导磁块7-1、第二非导磁块7-2、第三非导磁块7-3、第四非导磁块7-4、第五非导磁块7-5、第六非导磁块7-6、第七非导磁块7-7以及第八非导磁块7-8为非导磁材料制成，如奥氏体不锈钢。
所述的第一导磁片6-1、第二导磁片6-2、第三导磁片6-3、第四导磁片6-4、第五导磁片6-5、第六导磁片6-6、第七导磁片6-7、第八导磁片6-8、第九导磁片6-9、第十导磁片6-10为导磁材料如45钢。
所述磁性液体通常可根据工作场合选为煤油基磁性液体或机油基磁性液体。

Claims (3)

1.一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器，其特征是，包括：
上盖(1)、橡胶密封圈(2)、惯性块(3)、磁性液体(4)、第一电极(5-1)、第二电极(5-2)、第三电极(5-3)、第四电极(5-4)、第一导磁片(6-1)、第二导磁片(6-2)、第三导磁片(6-3)、第四导磁片(6-4)、第五导磁片(6-5)、第六导磁片(6-6)、第七导磁片(6-7)、第八导磁片(6-8)、第九导磁片(6-9)、第十导磁片(6-10)、第一非导磁块(7-1)、第二非导磁块(7-2)、第三非导磁块(7-3)、第四非导磁块(7-4)、第五非导磁块(7-5)、第六非导磁块(7-6)、第七非导磁块(7-7)、第八非导磁块(7-8)、第一永磁体(8-1)、第二永磁体(8-2)、第三永磁体(8-3)、第四永磁体(8-4)、第五永磁体(8-5)、第六永磁体(8-6)、第七永磁体(8-7)、第八永磁体(8-8)、壳体(9)；
永磁体安装在壳体(9)侧面的凹槽中，永磁体与壳体(9)的连接采用粘结；
壳体(9)的前后左右四个侧面设有凸台，凸台上安装有第一电极(5-1)、第二电极(5-2)、第三电极(5-3)和第四电极(5-4)，第一电极(5-1)、第二电极(5-2)、第三电极(5-3)和第四电极(5-4)与壳体(9)的连接方式均为粘接；
第一非导磁块(7-1)、第二非导磁块(7-2)、第三非导磁块(7-3)、第四非导磁块(7-4)、第五非导磁块(7-5)、第六非导磁块(7-6)、第七非导磁块(7-7)以及第八非导磁块(7-8)粘接在壳体(9)的侧面外围形成保护层；
将惯性块(3)放入壳体(9)的内腔中后，向壳体(9)内腔中注满磁性液体(4)；
将橡胶密封圈(2)嵌入上盖(1)的密封槽中，再将带有橡胶密封圈的上盖(1)安装在壳体(9)上，上盖(1)与壳体(9)之间的连接采用螺纹连接；
非导磁保护层外侧、上盖(1)顶部以及壳体(9)底部粘接有第一导磁片(6-1)、第二导磁片(6-2)、第三导磁片(6-3)、第四导磁片(6-4)、第五导磁片(6-5)、第六导磁片(6-6)、第七导磁片(6-7)、第八导磁片(6-8)、第九导磁片(6-9)、第十导磁片(6-10)，导磁片相互间连接紧密，形成磁屏蔽；
所述的惯性块(3)为非导磁材料制成；
所述的上盖(1)与导磁片(6-9)在对应电极处开有通孔，以便第一电极(5-1)、第二电极(5-2)、第三电极(5-3)和第四电极(5-4)与信号处理电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器，其特征在于：
所述的永磁体数量为N，N的数值为大于等于4的偶数；
所述的永磁体每相邻的两块磁极相反。
3.根据权利要求1所述的一种具有磁屏蔽结构的二维磁性液体加速度传感器，其特征在于：
所述的壳体9外形为正N棱柱，底面为正N边形，N的数值为大于等于4的偶数，壳体9的每个侧面均开有凹槽，用于安装永磁体。
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