CN110044542A - 一种基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器 - Google Patents

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Abstract

一种基于曲柄滑块机构的电感式液体微压差传感器，适用于微压差测量。该传感器包括：第一透明玻璃管(1‑1)、第二透明玻璃管(1‑2)、第一风琴弹簧(6‑1)、第二风琴弹簧(6‑2)、固定支架(7)、第一细铁杆(8)、铁环箍(9)、第二细铁杆(10)、第三细铁杆(11)、玻璃圆环(12)、第三磁性液体(13)、感应线圈(14)。铝制轻滑块(5)、第一圆柱形铁芯(4‑1)、第二圆柱形铁芯(4‑2)、第一圆柱形磁铁(2‑1)、第二圆柱形磁铁(2‑2)、第一磁性液体(3‑1)、第二磁性液体(3‑2)共同构成的整体滑块在微压差作用下移动，使带有刻度和感应线圈(14)的玻璃圆环(12)转动，实现了外部微压差测量结果的物理信号和电信号同时输出，且二者能相互校核。

Description

一种基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器
技术领域
本发明属于传感器领域，适用于微压差的测量。
背景技术
微压差传感器广泛用于石油，化工，冶金，电力，轻纺，电子，医药，食品，环保等领域对生产过程中十分微小的非腐蚀性气体的差压，流量，风压等进行可靠的控制，是超净厂房和锅炉自动化检测的理想器件。
磁性液体是一种新型的功能材料，是由纳米级磁性颗粒、表面活性剂、基载液组成的稳定胶体溶液。是一种兼具超顺磁性和流动性的新型功能材料。在密封、传感、减振等领域具有广阔的应用前景。
现有的微压差计只能输出物理信号，测量精度较差，而现有的微压差传感器只能输出电信号，当测量系统出现问题时无法判定测量结果的准确性，测量可靠性较差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题：现有的微压差传感器只能单一地输出电信号或物理信号、测量可靠性较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器，该传感器包括：第一透明玻璃管、第二透明玻璃管、第一圆柱形磁铁、第二圆柱形磁铁、第一磁性液体、第二磁性液体、第一圆柱形铁芯、第二圆柱形铁芯、铝制轻滑块、第一风琴弹簧、第二风琴弹簧、固定支架、第一细铁杆、铁环箍、第二细铁杆、第三细铁杆、玻璃圆环、第三磁性液体、感应线圈。
该传感器各部分之间的连接：
将高强度漆包铜线均匀地缠绕在玻璃圆环的下半部分，构成感应线圈，玻璃圆环的上部刻有均匀刻度，将第三磁性液体注入到玻璃圆环中，第三磁性液体由于自身重力作用将位于玻璃圆环的下半部分，第三磁性液体的液面与感应线圈的端面平齐；铝制轻滑块的左端与第一圆柱形铁芯的右端固定，铝制轻滑块的右端与第二圆柱形铁芯的左端固定，第一圆柱形铁芯的左端与第一圆柱形磁铁的右端固定，第二圆柱形铁芯的右端与第二圆柱形磁铁固定；将第一磁性液体吸附在第一圆柱形磁铁上，将第二磁性液体吸附在第二圆柱形磁铁上，铝制轻滑块、第一圆柱形铁芯、第二圆柱形铁芯、第一圆柱形磁铁、第二圆柱形磁铁、第一磁性液体、第二磁性液体共同构成整体滑块，整体滑块关于铝制轻滑块结构完全对称；将铝制轻滑块的左端与第一风琴弹簧的右端固定，铝制轻滑块的右端与第二风琴弹簧的左端固定，然后将整体滑块的左端放入第一透明玻璃管，将整体滑块的右端放入第二透明玻璃管，然后将第一风琴弹簧的左端与第一透明玻璃管的右端固定，第二风琴弹簧的右端与第二透明玻璃管的左端固定；再用固定支架固定住第一透明玻璃管和第二透明玻璃管，应保证第一透明玻璃管、第二透明玻璃管和固定支架完全水平，由于第一磁性液体和第二磁性液体的二阶浮力作用，将使得整体滑块的两端悬浮在第一透明玻璃管和第二透明玻璃管中；铁环箍箍住玻璃圆环，铁环箍与玻璃圆环之间没有相对运动，铁环箍的右端与第二细铁杆固定，铁环箍的左端和第三细铁杆固定；第二细铁杆与第一细铁杆通过转动副连接，第一细铁杆与铝制轻滑块通过转动副连接，第三细铁杆通过转动副与固定机架相连；从而组成一个基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器。
当第一透明玻璃管的左端与第二透明玻璃管的右端存在微压差作用时，微压差将使整体滑块移动，由于第一磁性液体和第二磁性液体受到磁场梯度的作用，因而能够保证第一圆柱形磁铁与第一透明玻璃管之间的间隙和第二圆柱形磁铁与第二透明玻璃管之间的间隙完全密封，同时由于第一磁性液体和第二磁性液体的润滑和二阶浮力原理作用，使得整体滑块与第一透明玻璃管、第二透明玻璃管之间的摩擦发生在固体和液体之间，因此微小的压差都能够使得整体滑块产生移动。
本发明的有益效果：
整体滑块移动将带动玻璃圆环转动，感应线圈、刻度随着玻璃圆环的转动而转动，而第三磁性液体因为自身重力、良好流动性的原因一直会处于玻璃圆环的下半部分，从而导致第三磁性液体位于感应线圈内部的长度发生变化，由于磁性液体的相对磁导率大于空气，因此将会引起感应线圈的电感发生变化，进而引起输出电压的变化；同时，由于带刻度的玻璃圆环的转动，使得带刻度的玻璃圆环上的读数发生变化，这样就实现了外部微压差测量结果的物理信号和电信号的同时输出，二者能够相互校核，保证了测量结果的绝对可靠性。
附图说明
图1一种基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器。
图中：第一透明玻璃管1-1、第二透明玻璃管1-2、第一圆柱形磁铁2-1、第二圆柱形磁铁2-2、第一磁性液体3-1、第二磁性液体3-2、第一圆柱形铁芯4-1、第二圆柱形铁芯4-2、铝制轻滑块5、第一风琴弹簧6-1、第二风琴弹簧6-2、固定支架7、第一细铁杆8、铁环箍9、第二细铁杆10、第三细铁杆11、玻璃圆环12、第三磁性液体13、感应线圈14。
图2玻璃圆环12。
图3玻璃圆环12表面刻度。
图4第一风琴弹簧6-1、第二风琴弹簧6-2、固定支架7局部放大图。
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：
一种基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器，该传感器包括：
第一透明玻璃管1-1、第二透明玻璃管1-2、第一圆柱形磁铁2-1、第二圆柱形磁铁2-2、第一磁性液体3-1、第二磁性液体3-2、第一圆柱形铁芯4-1、第二圆柱形铁芯4-2、铝制轻滑块5、第一风琴弹簧6-1、第二风琴弹簧6-2、固定支架7、第一细铁杆8、铁环箍9、第二细铁杆10、第三细铁杆11、玻璃圆环12、第三磁性液体13、感应线圈14。
该传感器各部分之间的连接：
将高强度漆包铜线均匀地缠绕在玻璃圆环12的下半部分，构成感应线圈14，玻璃圆环的上部刻有均匀刻度，将第三磁性液体13注入到玻璃圆环12中，第三磁性液体13由于自身重力作用将位于玻璃圆环12的下半部分，第三磁性液体13的液面与感应线圈14的端面平齐；铝制轻滑块5的左端与第一圆柱形铁芯4-1的右端固定，铝制轻滑块5的右端与第二圆柱形铁芯4-2的左端固定，第一圆柱形铁芯4-1的左端与第一圆柱形磁铁2-1的右端固定，第二圆柱形铁芯4-2的右端与第二圆柱形磁铁2-2固定；将第一磁性液体3-1吸附在第一圆柱形磁铁2-1上，将第二磁性液体3-2吸附在第二圆柱形磁铁2-2上，铝制轻滑块5、第一圆柱形铁芯4-1、第二圆柱形铁芯4-2、第一圆柱形磁铁2-1、第二圆柱形磁铁2-2、第一磁性液体2-1、第二磁性液体2-2共同构成整体滑块，整体滑块关于铝制轻滑块5结构完全对称；将铝制轻滑块5的左端与第一风琴弹簧6-1的右端固定，铝制轻滑块5的右端与第二风琴弹簧6-2的左端固定，然后将整体滑块的左端放入第一透明玻璃管1-1，将整体滑块的右端放入第二透明玻璃管2-1，然后将第一风琴弹簧6-1的左端与第一透明玻璃管1-1的右端固定，第二风琴弹簧6-2的右端与第二透明玻璃管1-2的左端固定；再用固定支架7固定住第一透明玻璃管1-1和第二透明玻璃管1-2，应保证第一透明玻璃管1-1、第二透明玻璃管1-2和固定支架7完全水平，由于第一磁性液体2-1和第二磁性液体2-2的二阶浮力作用，将使得整体滑块的两端悬浮在第一透明玻璃管1-1和第二透明玻璃管1-2中；铁环箍9箍住玻璃圆环12，铁环箍9与玻璃圆环12之间没有相对运动，铁环箍9的右端与第二细铁杆10固定，铁环箍9的左端和第三细铁杆11固定；第二细铁杆10与第一细铁杆8通过转动副连接，第一细铁杆8与铝制轻滑块5通过转动副连接，第三细铁杆11通过转动副与固定机架相连；从而组成一个基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器。
当第一透明玻璃管1-1的左端与第二透明玻璃管1-2的右端存在微压差作用时，微压差将使整体滑块移动，由于第一磁性液体2-1和第二磁性液体2-2受到磁场梯度的作用，因而能够保证第一圆柱形磁铁2-1与第一透明玻璃管1-1之间的间隙和第二圆柱形磁铁2-2与第二透明玻璃管1-2之间的间隙完全密封，同时由于第一磁性液体2-1和第二磁性液体2-2的润滑和二阶浮力原理作用，使得整体滑块与第一透明玻璃管1-1、第二透明玻璃管1-2之间的摩擦发生在固体和液体之间，因此微小的压差都能够使得整体滑块产生移动。
整体滑块移动将带动玻璃圆环12转动，感应线圈14、刻度随着玻璃圆环的转动而转动，而第三磁性液体13因为自身重力、良好流动性的原因一直会处于玻璃圆环12的下半部分，从而导致第三磁性液体13位于感应线圈14内部的长度发生变化，由于磁性液体的相对磁导率大于空气，因此将会引起感应线圈14的电感发生变化，进而引起输出电压的变化；同时，由于带刻度的玻璃圆环12的转动，使得带刻度的玻璃圆环12上的读数发生变化，这样就实现了外部微压差测量结果的物理信号和电信号的同时输出，二者能够相互校核，保证了测量结果的绝对可靠性。

Claims (1)

1.一种基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器，其特征在于：
该传感器包括：
将高强度漆包铜线均匀地缠绕在玻璃圆环(12)的下半部分，构成感应线圈(14)，玻璃圆环(12)的上部刻有均匀刻度，将第三磁性液体(13)注入到玻璃圆环(12)中，第三磁性液体(13)由于自身重力作用将位于玻璃圆环(12)的下半部分，第三磁性液体(13)的液面与感应线圈(14)的端面平齐；铝制轻滑块(5)的左端与第一圆柱形铁芯(4-1)的右端固定，铝制轻滑块(5)的右端与第二圆柱形铁芯(4-2)的左端固定，第一圆柱形铁芯(4-1)的左端与第一圆柱形磁铁(2-1)的右端固定，第二圆柱形铁芯(4-2)的右端与第二圆柱形磁铁的左端(2-2)固定；将第一磁性液体(3-1)吸附在第一圆柱形磁铁(2-1)上，将第二磁性液体(3-2)吸附在第二圆柱形磁铁(2-2)上，铝制轻滑块(5)、第一圆柱形铁芯(4-1)、第二圆柱形铁芯(4-2)、第一圆柱形磁铁(2-1)、第二圆柱形磁铁(2-2)、第一磁性液体(2-1)、第二磁性液体(2-2)共同构成整体滑块，整体滑块关于铝制轻滑块(5)结构完全对称；将铝制轻滑块(5)的左端与第一风琴弹簧(6-1)的右端固定，铝制轻滑块(5)的右端与第二风琴弹簧(6-2)的左端固定，然后将整体滑块的左端放入第一透明玻璃管(1-1)，将整体滑块的右端放入第二透明玻璃管(2-1)，然后将第一风琴弹簧(6-1)的左端与第一透明玻璃管(1-1)的右端固定，第二风琴弹簧(6-2)的右端与第二透明玻璃管(1-2)的左端固定；再用固定支架(7)固定住第一透明玻璃管(1-1)和第二透明玻璃管(1-2)，应保证第一透明玻璃管(1-1)、第二透明玻璃管(1-2)和固定支架(7)完全水平，由于第一磁性液体(2-1)和第二磁性液体(2-2)的二阶浮力作用，将使得整体滑块的两端悬浮在第一透明玻璃管(1-1)和第二透明玻璃管(1-2)中；铁环箍(9)箍住玻璃圆环(12)，铁环箍(9)与玻璃圆环(12)之间没有相对运动，铁环箍(9)的右端与第二细铁杆(10)固定，铁环箍(9)的左端和第三细铁杆(11)固定；第二细铁杆(10)与第一细铁杆(8)通过转动副连接，第一细铁杆(8)与铝制轻滑块(5)通过转动副连接，第三细铁杆(11)通过转动副与固定机架相连；从而组成一个基于曲柄滑块机构的电感式磁性液体微压差传感器。
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