CN114910664B - 一种磁性液体加速度传感器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种磁性液体加速度传感器，属于机械工程测量技术领域，包括：管体，管体的一端设置有第一端盖，另一端设置有第二端盖；复合磁芯，复合磁芯位于管体内，复合磁芯的外壁与管体的内壁之间设置有磁性液体；导向件，导向件沿着管体的长度方向设置在管体内，复合磁芯与导向件滑动连接；霍尔元件，霍尔元件设置在管体的外壁上，且霍尔元件位于管体的中间位置；第一端盖和第二端盖上均设置有回复磁铁，回复磁铁用于使复合磁芯在未工作状态时保持在管体的中间位置。通过本申请实施例提供的一种磁性液体加速度传感器，可以提高磁性液体加速度传感器内磁芯对于震动冲击的抵抗能力。

Description

一种磁性液体加速度传感器

技术领域

本申请实施例涉及机械工程测量技术领域，具体而言，涉及一种磁性液体加速度传感器。

背景技术

磁性液体是一种既具有液体的流动性又具有对磁场的响应特性的一种新型功能材料，在密封、传感、减振等领域具有广阔的应用前景。利用磁性液体的特性研发的加速度传感器广泛地应用在工业领域，相比传统加速度传感器，磁性液体加速度传感器具有结构简单，体积小，无机械磨损，灵敏度高，耐冲击、能耗低、低频响应好等优点。

但是，目前的磁性液体加速度传感器的磁芯对于震动冲击的抵抗能力普遍较弱，在测量较大的加速度时，容易导致磁芯倾斜，进而影响到磁性液体加速度传感器的使用。

发明内容

本申请实施例提供一种磁性液体加速度传感器，旨在提高磁性液体加速度传感器内磁芯对于震动冲击的抵抗能力。

本申请实施例提供一种磁性液体加速度传感器，其特征在于，包括：

管体，所述管体的一端设置有第一端盖，另一端设置有第二端盖；

复合磁芯，所述复合磁芯位于所述管体内，所述复合磁芯的外壁与所述管体的内壁之间设置有磁性液体；

导向件，所述导向件沿着所述管体的长度方向设置在所述管体内，所述复合磁芯与所述导向件滑动连接；

霍尔元件，所述霍尔元件设置在所述管体的外壁上，且所述霍尔元件位于所述管体的中间位置；

所述第一端盖和所述第二端盖上均设置有回复磁铁，所述回复磁铁用于使所述复合磁芯在未工作状态时保持在所述管体的中间位置。

可选地，所述复合磁芯包括第一永磁铁和第二永磁铁，所述第一永磁铁和所述第二永磁铁之间通过连接架连接；

所述磁性液体位于所述第一永磁铁的外壁与所述管体的内壁、以及所述第二永磁铁的外壁与所述管体的内壁之间，以使所述第一永磁铁和所述第二永磁铁滑动连接于所述管体内。

可选地，位于所述第一端盖上的所述回复磁铁朝向所述第一永磁铁的磁极与所述第一永磁铁朝向该回复磁铁的磁极相同；

位于所述第二端盖上的所述回复磁铁朝向所述第二永磁铁的磁极与所述第二永磁铁朝向该回复磁铁的磁极相同。

可选地，所述导向件设置为导轨，所述导轨位于在所述管体的轴线上，所述导轨穿过所述复合磁芯设置，以使所述复合磁芯与所述导轨滑动连接。

可选地，所述导轨的材质为铝。

可选地，所述磁性液体为煤油基磁性液体。

可选地，所述复合磁芯与所述导轨之间设置有磁性液体。

有益效果：

本申请提供一种磁性液体加速度传感器，通过设置管体以及位于管体内的复合磁芯，复合磁芯通过磁性液体滑动连接于管体内，再在管体内设置导向件，使导向件与复合磁芯滑动连接，再设置霍尔元件以及回复磁铁，这样，在使用磁性液体加速度传感器时，在传感器随被测物体移动时，复合磁芯便会在惯性作用下朝向相反的方向移动，且复合磁芯会沿着导向件的长度方向移动，如此在较大的加速度下，复合磁芯可以更有效抵抗所受到的震动冲击，使得磁芯运动更加平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提出的一种磁性液体加速度传感器的结构示意图。

附图标记说明：1、管体；11、第一端盖；12、第二端盖；2、复合磁芯；21、第一永磁铁；22、第二永磁铁；23、连接架；3、磁性液体；4、导向件；5、霍尔元件；6、回复磁铁。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参照图1所示，为本申请实施例公开的一种磁性液体加速度传感器，包括管体1、复合磁芯2、导向件4、霍尔元件5及回复磁铁6。

具体地，管体1整体呈圆柱状，管体1可以选用亚克力有机玻璃材质，使得管体1本身透明，进而使测试人员可以清楚地观察到复合磁芯2的状态。管体1的一端设置有第一端盖11，另一端设置有第二端盖12。第一端盖11和第二端盖12可以将管体1内部密封，且第一端盖11和第二端盖12与管体1之间为可拆卸连接。在制作传感器时，将复合磁芯2及导向件4置于管体1内后，再将第一端盖11和第二端盖12安装到管体1的两端。

参照图1所示，复合磁芯2位于管体1内，且在处于未工作状态时，复合磁芯2处于管体1的中央位置。复合磁芯2包括第一永磁铁21和第二永磁铁22，第一永磁铁21和第二永磁铁22为环形磁铁，第一永磁铁21和第二永磁铁22的直径小于管体1的内径；第一永磁铁21和第二永磁铁22之间通过连接架23连接，第一永磁铁21朝向第二永磁铁22的磁极与第二永磁铁22朝向第一永磁铁21的磁极相反，即，第一永磁铁21和第二永磁铁22之间为相吸状态。第一永磁铁21和第二永磁铁22的材质为钕铁硼。

参照图1所示，复合磁芯2的外壁与管体1的内壁之间设置有磁性液体3，具体地，磁性液体3位于第一永磁铁21的外壁与管体1的内壁、以及第二永磁铁22的外壁与管体1的内壁之间。在第一永磁铁21和第二永磁铁22移动时，磁性液体3由于本身的磁性会随着第一永磁铁21和第二永磁铁22一起移动，从而实现第一永磁铁21与第二永磁铁22与管体1之间的滑动连接。

在本实施例中，磁性液体3选用煤油基磁性液体。煤油基磁性液体的黏性较大，使得在较大加速度下，复合磁芯2可以更好地抵抗其受到的震动冲击。

参照图1所示，导向件4沿着管体1的长度方向设置在管体1内，且复合磁芯2与导向件4滑动连接设置。在本实施例中，导向件4设置导轨，导轨的长度与管体1的长度相同，导轨位于管体1的轴线位置上，导轨穿过复合磁芯2的第一永磁铁21和第二永磁铁22，且导轨与第一永磁铁21和第二永磁铁22间隙配合设置，这样，复合磁芯2便可以在导轨上滑动。导轨选用非导磁材料，例如铝。同时，在复合磁芯2的第一永磁铁21和第二永磁铁22与导轨之间设置有磁性液体3，使得复合磁芯2可以更好地在导轨上滑动。

参照图1所示，霍尔元件5固定连接在管体1的外壁上，且霍尔元件5位于管体1的中间位置。在管体1内的复合磁芯2移动时，会导致霍尔元件5周围的磁感应强度发生变化，而霍尔元件5可以检测到磁场的变化进而输出工作电压，通过与未工作状态时霍尔元件5输出的基准电压相比，并进行相关计算，便可以得出复合磁芯2移动产生的加速度，进而得出被测物体移动产生的加速度。

参照图1所示，回复磁铁6固定连接在第一端盖11和第二端盖12上。在本实施例中，第一永磁铁21与第一端盖11相对，第二永磁铁22与第二端盖12相对，因此，位于第一端盖11上的回复磁铁6朝向第一永磁铁21的磁极与第一永磁铁21朝向该回复磁铁6的磁极相同，同时，位于第二端盖12上的回复磁铁6朝向第二永磁铁22的磁极与第二永磁铁22朝向该回复磁铁6的磁极相同。

这样，在复合磁铁朝向第一端盖11移动后，由于第一端盖11上的回复磁铁6与第一永磁铁21的相对的磁极相同，因此，第一端盖11上的回复磁铁6会对第一永磁铁21产生斥力，使得复合磁芯2重新回到管体1的中间位置；同样地，在复合磁铁朝向第二端盖12移动后，由于第二端盖12上的回复磁铁6与第二永磁铁22的相对的磁极相同，因此，第二端盖12上的回复磁铁6会对第二永磁铁22产生斥力，使得复合磁芯2重新回到管体1的中间位置，从而使得复合磁芯2在未工作状态时可以保持在管体1的中间位置。

在使用上述磁性液体加速度传感器对被测物体的加速度进行检测时，需要先将传感器与被测物体固定，而后在被测物体移动时，传感器跟随被测物体移动，使得管体1内的复合磁芯2在惯性作用下朝向与被测物体移动方向相反的方向移动，从而使得霍尔元件5周围的磁感应强度产生变化，进而霍尔元件5输出工作电压，测试人员便可以根据工作电压计算得出复合磁芯2及被测物体的加速度。

通过导向件4的设置，使得复合磁芯2在移动时可以在导向件4上移动，因此在较大的加速度下，复合磁芯2也可以有效抵抗加速度带来的震动冲击，并保持平稳的运动，减少了出现复合磁芯2倾斜的情况，使得磁性液体加速度传感器的使用更加方便。

同时，将复合磁芯2设置为包含第一永磁铁21、第二永磁铁22以及连接架23的结构，可以减少复合磁芯2整体的质量，从而使得复合磁芯2可以更好地在惯性作用下移动，提高了磁性液体加速度传感器的灵敏度，进而提高了磁性液体加速度传感器的性能。且管体1内不需要注满磁性液体3，相对节省了制造成本，也避免了管体1中的磁性液体3易存在气泡的问题。

在具体应用时，管体1的长度由三部分组成：复合磁芯2的长度a和复合磁芯2两侧距离回复磁铁6的距离b1、b2。

本申请实施例提供的磁性液体加速度传感器可以测量的加速度范围由两部分共同影响：

1、需要根据所选用的第一永磁铁21、第二永磁铁22和回复磁铁6各自的尺寸(例如直径，厚度)，来确定第一永磁铁21与回复磁铁6，或者第二永磁铁22与回复磁铁6之间的磁性斥力与间距的线性变化的范围。复合磁芯2只有工作在这一范围之内，才能保证复合磁芯2在工作时随着加速度的增大，运动距离线性增加。而b1、b2需要小于等于这一线性变化的范围。这点是间接影响因素。

2、管体1长度a的一半，为复合磁芯2的有效移动距离，在这个范围内，霍尔元件5的电压随复合磁芯2移动呈线性变化，是测量加速度值是工作范围，这点是直接影响因素。

二者共同确定了霍尔元件输出电压的线性变化范围，即磁性液体加速度传感器可以的测量加速度的范围。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种磁性液体加速度传感器，其特征在于，包括：

管体，所述管体的一端设置有第一端盖，另一端设置有第二端盖；

复合磁芯，所述复合磁芯位于所述管体内，所述复合磁芯的外壁与所述管体的内壁之间设置有磁性液体；

导向件，所述导向件沿着所述管体的长度方向设置在所述管体内，所述复合磁芯与所述导向件滑动连接；

霍尔元件，所述霍尔元件设置在所述管体的外壁上，且所述霍尔元件位于所述管体的中间位置；

所述第一端盖和所述第二端盖上均设置有回复磁铁，所述回复磁铁用于使所述复合磁芯在未工作状态时保持在所述管体的中间位置；

所述复合磁芯包括第一永磁铁和第二永磁铁，所述第一永磁铁和所述第二永磁铁之间通过连接架连接，且所述第一永磁铁朝向所述第二永磁铁的磁极、与所述第二永磁铁朝向所述第一永磁铁的磁极相反；

所述磁性液体位于所述第一永磁铁的外壁与所述管体的内壁、以及所述第二永磁铁的外壁与所述管体的内壁之间，以使所述第一永磁铁和所述第二永磁铁滑动连接于所述管体内。

2.根据权利要求1所述的磁性液体加速度传感器，其特征在于：

位于所述第一端盖上的所述回复磁铁朝向所述第一永磁铁的磁极与所述第一永磁铁朝向该回复磁铁的磁极相同；

位于所述第二端盖上的所述回复磁铁朝向所述第二永磁铁的磁极与所述第二永磁铁朝向该回复磁铁的磁极相同。

3.根据权利要求1所述的磁性液体加速度传感器，其特征在于：

所述导向件设置为导轨，所述导轨位于在所述管体的轴线上，所述导轨穿过所述复合磁芯设置，以使所述复合磁芯与所述导轨滑动连接。

4.根据权利要求3所述的磁性液体加速度传感器，其特征在于：

所述导轨的材质为铝。

5.根据权利要求1所述的磁性液体加速度传感器，其特征在于：

所述磁性液体为煤油基磁性液体。

6.根据权利要求3所述的磁性液体加速度传感器，其特征在于：

所述复合磁芯与所述导轨之间设置有磁性液体。

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