CN112923841B - 磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构。本发明的磁致伸缩波导丝和信号回线固定安装在固定结构中且磁致伸缩波导丝和信号回线平行且间隔布置，磁致伸缩波导丝的两端端部各套装有阻尼材料，磁致伸缩波导丝和信号回线的一端分别连接到电路板上，磁致伸缩波导丝和信号回线的另一端通过信号回线波导丝固定夹进行连接，靠近电路板的阻尼材料和固定结构之间的磁致伸缩波导丝上固定套装有线圈，线圈与电路板连接；一杆型结构安装在绝缘材料内，绝缘材料安装在金属套管内，电路板和金属套管进行电连接。本发明提高阻尼吸收的效率，对实际振动波及信号震荡波同时有效，具有较宽的振动频率适应性。
Description
技术领域
本发明属于磁致伸缩位移传感器的一种阻尼振动吸收结构，具体涉及了磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构。
背景技术
磁致伸缩效应Magnetostrictive effect所谓磁致伸缩效应，是指铁磁体在被外磁场磁化时，其体积和长度将发生变化的现象，由著名科学家焦耳在1842年发现。磁致伸缩传感器包括液位计及位移传感器，是目前油库等罐储设备中测量液位及油位最直接的一种方式，具有精度高，实时响应高，抗干扰能力强，使用寿命长等其他类型液位计所不能同时具备的优点。中国在80年代才开始对此类型传感器进行研究，由于起步晚，目前国内磁致伸缩传感器基本由国外产品所垄断。
作为磁致伸缩传感器最核心的部分，波导丝的信号质量对传感器的精度及稳定性起到了决定性作用，其中核心原理部分一直为国外所掌握，部分原理结构对我国进行技术封锁。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题和需求，本发明提出磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构。
本发明所采用的技术方案为：
采用平行布置原理，利用一种C型槽结构，将磁致伸缩波导丝以及信号回线分别布置在两个平行的C型槽中并固定，在磁致伸缩波导丝的两端分别布置长度相同但硬度不同的三种弹性材料，磁致伸缩波导丝与电路板连接后整体构成的磁致伸缩传感器能得到理想波形。
本发明包括磁致伸缩波导丝、信号回线、固定结构、阻尼材料、信号回线波导丝固定夹、绝缘材料、金属套管、电路板和线圈；磁致伸缩波导丝和信号回线固定安装在固定结构中且磁致伸缩波导丝和信号回线平行且间隔布置，磁致伸缩波导丝和信号回线的两端均伸出固定结构，磁致伸缩波导丝的两端端部各套装有阻尼材料，磁致伸缩波导丝的一端和信号回线的一端分别连接到电路板上，磁致伸缩波导丝的另一端和信号回线的另一端通过信号回线波导丝固定夹进行连接，靠近电路板的阻尼材料和固定结构之间的磁致伸缩波导丝上固定套装有线圈，线圈与电路板连接；磁致伸缩波导丝、信号回线、固定结构、阻尼材料和信号回线波导丝固定夹安装在绝缘材料内，绝缘材料安装在金属套管内，电路板和金属套管进行电连接。
所述阻尼材料包括第一阻尼材料、第二阻尼材料和第三阻尼材料；沿磁致伸缩波导丝的中间到端部方向，磁致伸缩波导丝两端端部依次套装有第一阻尼材料、第二阻尼材料和第三阻尼材料，磁致伸缩波导丝两端端部的第一阻尼材料、第二阻尼材料和第三阻尼材料对称布置；第一阻尼材料、第二阻尼材料和第三阻尼材料之间固定连接，第一阻尼材料、第二阻尼材料和第三阻尼材料的材质相同且材料硬度依次增加。
所述固定结构中开有平行设置的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽中固定安装磁致伸缩波导丝，第二凹槽固定安装信号回线；第一凹槽和第二凹槽为C型槽。
所述第一阻尼材料、第二阻尼材料和第三阻尼材料的内径均为0.2-0.3mm且长度均为10mm。
所述磁致伸缩波导丝的直径为0.7mm，信号回线为直径为0.35mm且线芯为0.2mm的单芯导线。
所述信号回线另一端端部去除表面的绝缘材料后的铜丝均匀缠绕在磁致伸缩波导丝的另一端，信号回线波导丝固定夹将铜丝和磁致伸缩波导丝固定连接。
本发明的有益结果为：
本发明采用三段阻尼材料组装的磁致伸缩波导丝能提高阻尼吸收的效率；对实际振动波及信号震荡波同时有效；可以提供理想波形。
本发明采用固定结构平行布置的磁致伸缩波导丝和信号回线能极大程度的抑制由于传感器在振动环境使用时导致的磁致伸缩波导丝和信号回线上干扰波形的产生；使得具有较宽的振动频率适应性；可适用于传感器不同的安装方位。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是固定结构截面图。
图中：1、磁致伸缩波导丝，2、信号回线，3、固定结构，4、第一凹槽，5、第二凹槽，6、第一阻尼材料，7、第二阻尼材料，8、第三阻尼材料，9、信号回线波导丝固定夹，10、绝缘材料，11、金属套管，12、电路板，13、线圈。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括包括磁致伸缩波导丝1、信号回线2、固定结构3、阻尼材料、信号回线波导丝固定夹9、绝缘材料10、金属套管11、电路板12和线圈13；磁致伸缩波导丝1和信号回线2固定安装在固定结构3中且磁致伸缩波导丝1和信号回线2平行且间隔布置，磁致伸缩波导丝1和信号回线2的两端均伸出固定结构3，磁致伸缩波导丝1的两端端部各套装有阻尼材料，磁致伸缩波导丝1的一端和信号回线2的一端分别连接到电路板12上，磁致伸缩波导丝1的另一端和信号回线2的另一端通过信号回线波导丝固定夹9进行连接，阻尼材料固定套装在电路板12与固定结构3或固定结构3与信号回线波导丝固定夹9之间的磁致伸缩波导丝1上，靠近电路板12的阻尼材料和固定结构3之间的磁致伸缩波导丝1上固定套装有线圈13，线圈13与电路板12连接，具体实施中，电路板12发出2uS激励脉宽；磁致伸缩波导丝1、信号回线2、固定结构3、阻尼材料和信号回线波导丝固定夹9安装在绝缘材料10内，绝缘材料10对磁致伸缩波导丝1、信号回线2、固定结构3、阻尼材料和信号回线波导丝固定夹9整体形成一杆型结构，绝缘材料10对一杆型结构进行电气隔离，绝缘材料10及一杆型结构均安装在金属套管11内，电路板12和金属套管11进行电连接。
阻尼材料包括第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8；沿磁致伸缩波导丝1的中间到端部方向，磁致伸缩波导丝1两端端部依次套装有第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8，磁致伸缩波导丝1两端端部的第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8对称布置；第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8之间固定连接，第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8的材质相同且材料硬度依次增加，具体实施中，第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8的材质均为硅胶且硬度分别为60度、65度和70度，第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8用于吸收产生的振动波。第一阻尼材料6、第二阻尼材料7和第三阻尼材料8的内径均为0.2-0.3mm且长度均为10mm。
磁致伸缩波导丝1的直径为0.7mm，信号回线2为直径为0.35mm且线芯为0.2mm的单芯导线。
如图2所示，固定结构3中开有平行设置的第一凹槽4和第二凹槽5，固定结构3的材质为PVC，固定结构3的宽度为1.2mm，高度为1.8mm。第一凹槽4中固定安装磁致伸缩波导丝1，第二凹槽5固定安装信号回线2；第一凹槽4和第二凹槽5为C型槽且第一凹槽4和第二凹槽5的中心距为5mm，第一凹槽4的直径为0.8mm，开口宽度为0.4mm，第二凹槽5的直径为0.4mm，开口宽度为0.2mm。
信号回线2另一端端部去除表面的绝缘材料后的铜丝均匀缠绕在磁致伸缩波导丝1的另一端，信号回线波导丝固定夹9将铜丝和磁致伸缩波导丝1固定连接。具体实施中，信号回线波导丝固定夹9为内径1.2mm、外径1.5mm、长度10mm的中空金属管。
磁致伸缩波导丝1和信号回线2均沿直线自然延展布置，磁致伸缩波导丝1的长度＝信号回线2的长度-10mm＝固定结构3的长度+70mm。以上长度范围仅作参考，在本发明的实际应用中并不唯一限制。
本发明基于磁致伸缩原理，工作原理如下：
磁致伸缩效应的应变脉冲信号会同时沿着磁致伸缩波导丝1向磁致伸缩波导丝1两端传导，应变脉冲信号传导到线圈13后直接传至电路板12，电路板12接收到的应变脉冲信号为实际测量波形。而应变脉冲信号传导至磁致伸缩波导丝1两端时被两端的三段阻尼材料逐级吸收至完全，这样一个测量周期的应变脉冲信号不会叠加至下一个测量周期。因为环境振动产生的应变脉冲信号对于磁致伸缩传感器来说是不利的。而磁致伸缩波导丝1和信号回线2平行布置后，环境振动不会使得磁致伸缩波导丝1和信号回线2产生相对运动，从而不会产生电磁场，能有效抑制由于环境振动产生的应变脉冲信号。
Claims (3)
1.磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构，其特征在于：包括磁致伸缩波导丝(1)、信号回线(2)、固定结构(3)、阻尼材料、信号回线波导丝固定夹(9)、绝缘材料(10)、金属套管(11)、电路板(12)和线圈(13)；磁致伸缩波导丝(1)和信号回线(2)固定安装在固定结构(3)中且磁致伸缩波导丝(1)和信号回线(2)平行且间隔布置，磁致伸缩波导丝(1)和信号回线(2)的两端均伸出固定结构(3)，磁致伸缩波导丝(1)的两端端部各套装有阻尼材料，磁致伸缩波导丝(1)的一端和信号回线(2)的一端分别连接到电路板(12)上，磁致伸缩波导丝(1)的另一端和信号回线(2)的另一端通过信号回线波导丝固定夹(9)进行连接，靠近电路板(12)的阻尼材料和固定结构(3)之间的磁致伸缩波导丝(1)上固定套装有线圈(13)，线圈(13)与电路板(12)连接；磁致伸缩波导丝(1)、信号回线(2)、固定结构(3)、阻尼材料和信号回线波导丝固定夹(9)安装在绝缘材料(10)内，绝缘材料(10)安装在金属套管(11)内，电路板(12)和金属套管(11)进行电连接；
所述阻尼材料包括第一阻尼材料(6)、第二阻尼材料(7)和第三阻尼材料(8)；沿磁致伸缩波导丝(1)的中间到端部方向，磁致伸缩波导丝(1)两端端部依次套装有第一阻尼材料(6)、第二阻尼材料(7)和第三阻尼材料(8)，磁致伸缩波导丝(1)两端端部的第一阻尼材料(6)、第二阻尼材料(7)和第三阻尼材料(8)对称布置；第一阻尼材料(6)、第二阻尼材料(7)和第三阻尼材料(8)之间固定连接，第一阻尼材料(6)、第二阻尼材料(7)和第三阻尼材料(8)的材质相同且材料硬度依次增加；
所述固定结构(3)中开有平行设置的第一凹槽(4)和第二凹槽(5)，第一凹槽(4)中固定安装磁致伸缩波导丝(1)，第二凹槽(5)固定安装信号回线(2)；第一凹槽(4)和第二凹槽(5)为C型槽；
所述磁致伸缩波导丝(1)的直径为0.7mm，所述第一阻尼材料(6)、第二阻尼材料(7)和第三阻尼材料(8)的内径均为0.2-0.3mm且长度均为10mm。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构，其特征在于：所述磁致伸缩波导丝(1)的直径为0.7mm，信号回线(2)为直径为0.35mm且线芯为0.2mm的单芯导线。
3.根据权利要求1所述的磁致伸缩效应的阻尼振动吸收结构，其特征在于：所述信号回线(2)另一端端部去除表面的绝缘材料后的铜丝均匀缠绕在磁致伸缩波导丝(1)的另一端，信号回线波导丝固定夹(9)将铜丝和磁致伸缩波导丝(1)固定连接。
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