CN110715693A - 基于霍尔效应的流量检测传感器及其制作、检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于霍尔效应的流量检测传感器及其制作、检测方法。机械式流量传感器存在传动结构，实现可靠密封的成本较高。本发明一种基于霍尔效应的流量检测传感器，包括第一流道管、薄膜固定套、第二流道管、霍尔传感器和磁粉薄膜。磁粉薄膜为内部混有磁粉的弹性薄膜。磁粉薄膜上开设有多个通孔。磁粉薄膜的外边缘与薄膜固定套的内侧固定。薄膜固定套的两端与第一流道管、第二流道管内端分别固定。霍尔传感器设置在第二流道管内。本发明通过磁粉和橡胶的混合，制成含有磁性的薄膜，通过薄膜的形变来测量流量。该方法新颖，结构简单。本发明通过非接触处式的霍尔传感器检测检测薄膜磁场，对流体没有污染。

Description

基于霍尔效应的流量检测传感器及其制作、检测方法
技术领域
本发明属于流量检测技术领域，具体涉及一种基于霍尔效应的流量检测传感器及其制作方法、检测方法。
背景技术
流量传感器用于检测液体的流速，然而现有的传感器存在体积大，价格昂贵而且制作复杂。现有的流量传感器大多为机械式传感器，即通过水路带动水轮转动来实现流量的检测，这种流量传感器在长时间使用后水轮的转动阻力会增大，进而导致精度降低，并且机械式流量传感器存在传动结构，实现可靠密封的成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于霍尔效应的流量检测传感器及其制作方法、检测方法。
本发明一种基于霍尔效应的流量检测传感器，包括第一流道管、薄膜固定套、第二流道管、霍尔传感器和磁粉薄膜。磁粉薄膜为内部混有磁粉的弹性薄膜。磁粉薄膜上开设有多个通孔。磁粉薄膜的外边缘与薄膜固定套的内侧固定。薄膜固定套的两端与第一流道管、第二流道管内端分别固定。霍尔传感器设置在第二流道管内。
作为优选，所述薄膜固定套的两端均设置有环形凸起。薄膜固定套两端的环形凸起分别嵌入第一流道管、第二流道管内端的内腔。
作为优选，所述弹性薄膜的材质为橡胶。
作为优选，所述磁粉薄膜内磁粉的磁极朝向一致。
作为优选，所述薄膜固定套的材质为橡胶。
作为优选，所述的薄膜固定套与第一流道管、第二流道管的连接处缝隙填充有胶水。
作为优选，所述的霍尔传感器位于第二流道管的中心轴线处。
作为优选，本发明一种基于霍尔效应的流量检测传感器，还包括传感器安装块。所述第二流道管的侧部开设有传感器入口槽。传感器安装块固定在第二流道管的内侧，且位于传感器入口槽处。传感器安装块上开设有传感器安置槽。传感器安装块上的传感器安置槽与第二流道管上的传感器入口槽对接。霍尔传感器设置在传感器安装块上的传感器安置槽内。
该基于霍尔效应的流量检测传感器的检测方法具体如下：
步骤一、将第一流道管、第二流道管接入管道。
步骤二、管道中通入液体后，液体冲击磁粉薄膜，并从通孔中穿过，使磁粉薄膜产生形变，该形变大小与液体的流速一一对应。
步骤三、霍尔传感器检测自身所在位置的磁场强度，根据所得磁场强度确定当前流量。
该基于霍尔效应的流量检测传感器的制作方法具体如下：
步骤一、将磁铁粉末和液体硅胶混合后，倒入薄膜模具中。薄膜模具的型腔中设置有多个凸起；各凸起分别对应磁粉薄膜上的各个通孔。
步骤二、在薄膜模具中加入固化剂，并盖上顶盖。在薄膜模具的上下两侧分别设置铷磁铁，使得薄膜模具处于均匀磁场中。薄膜模具内的磁粉薄膜在均匀磁场的作用下转动和移动，使得磁铁粉末颗粒的磁偶极子与外加的磁场线对齐。
步骤三、液体橡胶固化后，取出磁粉薄膜。并将磁粉薄膜粘接固定到薄膜固定套上。
步骤四、将薄膜固定套的两端与第一流道管、第二流道管的内端分别对接；在第二流道管内装入霍尔传感器。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过磁粉和橡胶的混合，制成含有磁性的薄膜，通过薄膜的形变来测量流量。该方法新颖，结构简单。
2、本发明通过检测薄膜的变化实现流量的检测，大大缩小了流量传感器的尺寸，可检测微流体的流量，且精度较高。
3、本发明通过非接触处式的霍尔传感器检测检测薄膜磁场，对流体没有污染。
4、本发明中不涉及机械传动，故容易实现密封，且可靠性和寿命较高。
附图说明
图1是本发明的爆炸示意图；
图2是本发明的剖面示意图；
图3是本发明在未流过液体时的示意图；
图4是本发明在流过液体时的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种基于霍尔效应的流量检测传感器，包括第一流道管1、薄膜固定套2、第二流道管3、传感器安装块4、霍尔传感器和磁粉薄膜5。磁粉薄膜5为内部混有磁粉的弹性薄膜。弹性薄膜的材质为橡胶。磁粉薄膜5内磁粉的磁极朝向一致，使得磁粉薄膜5能够产生近似于永磁体的磁场。磁粉薄膜5上开设有多个通孔，使得液体能够穿过磁粉薄膜5。磁粉薄膜5的外边缘与薄膜固定套2的内侧固定。
薄膜固定套2的两端均设置有环形凸起。薄膜固定套2两端的环形凸起分别嵌入第一流道管1、第二流道管3内端的内腔，实现薄膜固定套2与第一流道管1、第二流道管3的密封连接。薄膜固定套2的材质为橡胶。薄膜固定套2与第一流道管1、第二流道管3的连接处缝隙填充有胶水。
第二流道管3的侧部开设有传感器入口槽。传感器安装块4固定在第二流道管3的内侧，且位于传感器入口槽处，保证第二流道管3的密封。传感器安装块4上开设有传感器安置槽。传感器安装块4上的传感器安置槽与第二流道管3上的传感器入口槽对接。霍尔传感器设置在传感器安装块4上的传感器安置槽内。霍尔传感器位于第二流道管3的中心轴线处。
如图3和4所示，本发明在使用时，将第一流道管1与流出流体的管道连接，将第二流道管3与流入流体的管道连接；当流体沿着第一流道管1、磁粉薄膜5、第二流道管3的方向流动时，流体将冲击磁粉薄膜5，使得磁粉薄膜5变形；磁粉薄膜5变形使得磁粉薄膜5产生的磁场发生变化。磁粉薄膜5变形越大，表示流量越大；通过试验标定，即可得到霍尔传感器检测到的磁场强度与流量大小的关系曲线，从而根据霍尔传感器检测到的磁场强度获取流量大小。当磁粉薄膜5保持静止时，霍尔传感器检测到的磁场强度为定值。
霍尔传感器的信号输出线与控制器连接。控制器采用单片机。
该基于霍尔效应的流量检测传感器的检测方法具体如下：
步骤一、将第一流道管1与流出流体的管道连接，将第二流道管3与流入流体的管道连接；此时没有液体流过，磁粉薄膜5所产生的磁场的磁感线如图3所示。
步骤二、管道中通入液体后，液体冲击磁粉薄膜5，并从通孔中穿过，使磁粉薄膜5产生形变，该形变大小与液体的流速一一对应。此时磁粉薄膜5所产生的磁场的磁感线如图4所示。
步骤三、霍尔传感器检测自身所在位置的磁场强度，根据所得磁场强度和磁场强度-流量大小关系曲线确定当前流量。磁场强度-流量大小关系曲线通过预先进行的标定试验得到；标定试验为通过通入已知大小的流量后检测磁场强度，得到关系曲线的一个离散点；将多个离散点拟合后即可得到磁场强度-流量大小关系曲线。
该基于霍尔效应的流量检测传感器的制作方法具体如下：
步骤一、将磁铁粉末和液体硅胶充分混合后，倒入薄膜模具中。薄膜模具的型腔中设置有多个凸起；各凸起分别对应磁粉薄膜5上的各个通孔。
步骤二、在薄膜模具中加入固化剂，并盖上顶盖。在薄膜模具的上下两侧分别设置铷磁铁，使得薄膜模具处于均匀磁场中。薄膜模具内的磁粉薄膜5在均匀磁场的作用下转动和移动，使得磁铁粉末颗粒的磁偶极子与外加的磁场线对齐。
步骤三、液体橡胶固化后，取出磁粉薄膜5。并将磁粉薄膜5粘接固定到薄膜固定套2上。
步骤四、将薄膜固定套2的两端与第一流道管1、第二流道管3的内端分别对接；在第二流道管3内固定传感器安装块4，并装入霍尔传感器。

Claims (10)

1.基于霍尔效应的流量检测传感器，包括第一流道管、第二流道管；其特征在于：还还包括薄膜固定套、霍尔传感器和磁粉薄膜；所述的磁粉薄膜为内部混有磁粉的弹性薄膜；磁粉薄膜上开设有多个通孔；磁粉薄膜的外边缘与薄膜固定套的内侧固定；薄膜固定套的两端与第一流道管、第二流道管内端分别固定；霍尔传感器设置在第二流道管内。
2.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：所述薄膜固定套的两端均设置有环形凸起；薄膜固定套两端的环形凸起分别嵌入第一流道管、第二流道管内端的内腔。
3.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：所述弹性薄膜的材质为橡胶。
4.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：所述磁粉薄膜内磁粉的磁极朝向一致。
5.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：所述薄膜固定套的材质为橡胶。
6.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：所述的薄膜固定套与第一流道管、第二流道管的连接处缝隙填充有胶水。
7.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：所述的霍尔传感器位于第二流道管的中心轴线处。
8.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器，其特征在于：还包括传感器安装块；所述第二流道管的侧部开设有传感器入口槽；传感器安装块固定在第二流道管的内侧，且位于传感器入口槽处；传感器安装块上开设有传感器安置槽；传感器安装块上的传感器安置槽与第二流道管上的传感器入口槽对接；霍尔传感器设置在传感器安装块上的传感器安置槽内。
9.如权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器的检测方法，其特征在于：步骤一、将第一流道管、第二流道管接入管道；
步骤二、管道中通入液体后，液体冲击磁粉薄膜，并从通孔中穿过，使磁粉薄膜产生形变，该形变大小与液体的流速一一对应；
步骤三、霍尔传感器检测自身所在位置的磁场强度，根据所得磁场强度确定当前流量。
10.如权利要求1所述的基于霍尔效应的流量检测传感器的制作方法，其特征在于：
步骤一、将磁铁粉末和液体硅胶混合后，倒入薄膜模具中；薄膜模具的型腔中设置有多个凸起；各凸起分别对应磁粉薄膜上的各个通孔；
步骤二、在薄膜模具中加入固化剂，并盖上顶盖；在薄膜模具的上下两侧分别设置铷磁铁，使得薄膜模具处于均匀磁场中；薄膜模具内的磁粉薄膜在均匀磁场的作用下转动和移动，使得磁铁粉末颗粒的磁偶极子与外加的磁场线对齐；
步骤三、液体橡胶固化后，取出磁粉薄膜；并将磁粉薄膜粘接固定到薄膜固定套上；
步骤四、将薄膜固定套的两端与第一流道管、第二流道管的内端分别对接；在第二流道管内装入霍尔传感器。
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