CN213543876U - 一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，包括填充有磁性液体的非导磁管，其包括第一测量部、第二测量部、水平连接部和自修复部；第一测量部外侧壁上绕设有第一通电线圈，第一通电线圈外侧绕设有第一测量线圈，第二测量部外侧壁上绕设有第二通电线圈，第二通电线圈外侧绕设有第二测量线圈；第一通电线圈与第二通电线圈串联后电连接于交流电源，第一测量线圈与第二测量线圈差动连接后电连接于测量装置；自修复部上设有溢流保护阀，水平连接部上绕设有检测线圈，检测线圈输出端与过载保护装置输入端电连接，过载保护装置输出端与溢流保护阀电连接。本实用新型解决了磁性液体微压差传感器无过载保护、无自修复的问题。

Description

一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器

技术领域

本实用新型涉及磁性液体微压差传感器技术领域，特别涉及一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器。

背景技术

目前磁性液体微压差传感器打破了传统的微压差传感器的设计方式，采用了新型纳米磁性材料——磁性液体作为传感介质，属于将新材料应用于微压差传感领域的新技术开发问题。磁性液体微压差传感器具有响应时间快、灵敏度高、线性度高、抗干扰能力强、工作范围温度宽、结构简单、性能稳定、绿色环保等优点，在矿井通道、生物工程、恒温恒湿车间等测量领域有广阔的应用空间，此装置的出现在微压差传感研究领域有重大的创新意义。

然而，在某些特定环境，例如在恒温恒湿车间(纺织车间)中，为了保证恒湿条件而不允许气体大量与室外气体互通，必须使车间室内保持微正压(20-50Pa为宜)，但是在车间的气压因外界环境而突变时可能会造成传感器的U形管内磁性液体高度差迅速增大，从而使磁性液体柱高度超出U形管的高度而发生磁性液体溢出，造成磁性液体的浪费和对周围工作环境的污染，同时传感器再工作时需要重新注入磁性液体并调试，这给传感器测量工作带来了很大的不便。因此，针对磁性液体微压差传感器超量程的溢流保护和磁性液体循环系统的技术开发尤为重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，以解决目前在磁性液体微压差传感器中无过载保护、磁性液体不能循环再利用的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，包括非导磁管，所述非导磁管内填充有磁性液体，所述磁性液体在所述非导磁管内形成磁性液体柱；所述非导磁管包括第一测量部、第二测量部、水平连接部和自修复部；其中，所述第一测量部与所述第二测量部在竖直方向上平行并等高度设置，且所述第一测量部与所述第二测量部的底端通过所述水平连接部连通；同时，所述第一测量部与所述第二测量部的顶端通过所述自修复部连接；

所述第一测量部的顶端设置有第一气压入口，所述第二测量部的顶端设置有第二气压入口；所述第一测量部的外壁上绕设有第一通电线圈，所述第一通电线圈外侧绕设有第一测量线圈，所述第二测量部的外壁上绕设有第二通电线圈，所述第二通电线圈的外侧绕设有第二测量线圈；其中，所述第一通电线圈与所述第二通电线圈串联后电连接于交流电源，所述第一测量线圈与所述第二测量线圈差动连接后电连接于测量装置；所述自修复部上设置有用于控制所述自修复部的内部管路通断的溢流保护阀，所述水平连接部靠近所述第一测量部的一端的外侧壁上绕设有检测线圈，所述检测线圈的输出端与过载保护装置的输入端电连接，所述过载保护装置的输出端与所述溢流保护阀电连接。

其中，所述自修复部在水平方向上呈倾斜设置，且所述自修复部与所述第二测量部连接的一端的高度高于与所述第一测量部连接的一端的高度。

其中，所述第一测量部的顶端沿水平方向延伸形成第一水平接口部，所述第一水平接口部为与所述第一测量部连通的空心管状结构，所述第一气压入口位于所述第一水平接口部远离所述第一测量部的一端；

所述第二测量部的顶端沿水平方向延伸形成第二水平接口部，所述第二水平接口部为与所述第二测量部连通的空心管状结构，所述第二气压入口位于所述第二水平接口部远离所述第二测量部的一端。

其中，所述检测线圈采用铜漆包线绕制而成。

其中，所述第一测量线圈采用铜漆包线绕制而成。

其中，所述第二测量线圈采用铜漆包线绕制而成。

其中，所述溢流保护阀为电磁阀。

其中，所述测量装置包括信号转换电路和微压差显示器；其中，所述第一测量线圈和所述第二测量线圈差动连接后两端与所述信号转换电路的输入端电连接，所述信号转换电路的输出端与所述微压差显示器电连接。

其中，所述过载保护装置包括信号放大电路、触发器和继电器；其中，所述检测线圈的输出端与所述信号放大电路的输入端电连接，所述信号放大电路的输出端与所述触发器的输入端电连接，所述触发器的输出端与所述继电器的输入端电连接，所述继电器的输出端与所述溢流保护阀电连接。

其中，所述非导磁管中的第一测量部、第二测量部、水平连接部以及自修复部的各部连接处均为圆角光滑结构。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

1、本实用新型提出了一种自修复装置结构，在非导磁管的第一测量部和第二测量部上端两个气压连接口附近设计一个倾斜导液管(自修复部)，从而将第一测量部和第二测量部上端连接，将原非导磁管和倾斜导液管进行一体化设计，并进行连接处光滑圆角处理，这样既避免了因传感器超量程而造成的磁性液体溢出，又利用磁性液体的自身重力成功使过量的磁性液体沿倾斜导液管内壁回流至第一测量部，达到了磁性液体循环再利用的目的。

2、本实用新型提出了一种双层线圈结构，将第一测量线圈和第二测量线圈的感应电流直接转换成被测量值，避免了电桥电路的测量误差，从而使传感器测量精确度更高。

3、本实用新型提出了溢流保护装置，在自修复部安装溢流保护阀，通过检测线圈反映的信号判断磁性液体是否溢出，在过载保护装置接收到磁性液体溢出信号时，控制溢流保护阀打开，连通传感器的自修复部的两端空腔，方便将溢出的磁性液体回流至第一测量部，同时连通两个气压入口，未溢出的磁性液体回归初始状态时的原位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的非导磁管的各部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器的工作原理流程图；

图4是本实用新型实施例提供的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器在溢流保护状态时的工作示意图。

附图标记说明：

1、非导磁管；

101、第一测量部；102、第二测量部；103、水平连接部；104、自修复部；

105、第一水平接口部；106第二水平接口部；

2、第一通电线圈；

3、第一测量线圈；

4、交流电源；

5、测量装置；

6、磁性液体柱；

7、第二通电线圈；

8、第二测量线圈；

9、检测线圈；

10、第二气压入口；

11、过载保护装置；

12、溢流保护阀；

13、第一气压入口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

请参阅图1至图4，本实施例提供了一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，该带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器包括非导磁管1，非导磁管1内填充有磁性液体，磁性液体在非导磁管1内形成磁性液体柱6；其中，磁性液体采用高饱和磁化强度、低黏度的磁性液体，例如水基磁性液体，用于充当传感介质——液柱磁芯。

其中，如图2所示，非导磁管1包括第一测量部101、第二测量部102、水平连接部103和自修复部104；第一测量部101与第二测量部102在竖直方向上平行并等高度设置，且第一测量部101与第二测量部102的底端通过水平连接部103连通；同时，第一测量部101与第二测量部102的顶端通过自修复部104连接；自修复部104在水平方向上呈倾斜设置，其与第二测量部102连接的一端的高度高于其与第一测量部101连接的一端的高度，从而便于过量的磁性液体利用自身重力自动回流，达到传感器超量程自修复的目的。

第一测量部101的顶端设置有第一气压入口13，第二测量部102的顶端设置有第二气压入口10；具体地，在本实施例中，第一测量部101的顶端沿水平方向延伸形成第一水平接口部105，第一水平接口部105为与第一测量部101连通的空心管状结构，第一气压入口13位于第一水平接口部105远离第一测量部101的一端；第二测量部102的顶端沿水平方向延伸形成第二水平接口部106，第二水平接口部106为与第二测量部102连通的空心管状结构，第二气压入口10位于第二水平接口部106远离第二测量部102的一端。

第一测量部101的外壁上绕设有第一通电线圈2，第一通电线圈2外侧绕设有第一测量线圈3，第二测量部102的外壁上绕设有第二通电线圈7，第二通电线圈7的外侧绕设有第二测量线圈8；其中，第一通电线圈2与第二通电线圈7串联后电连接于交流电源4，用于提供磁场，将非导磁管1内的磁性液体磁化；其中，交流电源4为普通交流电源，只需能提供所需电压即可，本实施例在此不作具体限定；第一测量线圈3与第二测量线圈8差动连接后电连接于测量装置5；自修复部104上开设有安装孔，该安装孔内安装有用于控制自修复部104的内部管路通断的溢流保护阀12，水平连接部103靠近第一测量部101的一端的外侧壁上绕设有检测线圈9，检测线圈9的输出端与过载保护装置11的输入端电连接，过载保护装置11的输出端与溢流保护阀12电连接。

具体地，在本实施例中，非导磁管1采用不导磁材料制作，例如有机玻璃、不锈钢等；且非导磁管1中的第一测量部101、第二测量部102、水平连接部103以及自修复部104的各部连接处均采用圆角光滑设计，从而更利于磁性液体流动，减小流体流动阻力；该非导磁管1用于：(1)形成磁性液体柱6；(2)作为线圈骨架；(3)形成倾斜导液管(自修复部)以方便溢出的磁性液体回流。

第一通电线圈2和第一测量线圈3均为铜线绕制而成且紧密贴合，第一通电线圈2与非导磁管1的第一测量部101外壁紧密贴合；第二通电线圈7和第二测量线圈8均为铜线绕制而成且紧密贴合，第二通电线圈7与非导磁管1的第二测量部102外壁紧密贴合；左右线圈对称分布；第一通电线圈2和第二通电线圈7用于提供传感器所需的磁场，将磁性液体磁化；第一测量线圈3和第二测量线圈8差动连接，用于感应非导磁管1的第一测量部101和第二测量部102内部的磁性液体柱6高度的变化，并将感应电流输出到测量装置5。

测量装置5包括信号转换电路和微压差显示器；其中，第一测量线圈3和第二测量线圈8差动连接后两端与信号转换电路的输入端电连接，信号转换电路的输出端与微压差显示器电连接。信号转换电路用于将第一测量线圈3和第二测量线圈8差动连接后，因磁性液体柱6的高度变化而产生的综合电信号变化量转换为对应的微压差数值，然后将测量的微压差数值显示在微压差显示器上。此处，需要说明的是，由于信号转换电路本身属于现有技术，因此，现有技术中有成熟的信号转换电路可供使用，且本实施例并未对其进行改进，只需使用现有的信号转换电路即可，故，在此不再赘述。

检测线圈9采用铜漆包线绕制而成，用于感应是否有过量的磁性液体溢出第二测量线圈8；溢流保护阀12为电磁阀。过载保护装置11用于接收检测线圈9感应的电信号变化，然后通过判断接收到的电信号是否有电流脉冲来控制溢流保护阀12的打开和关闭状态。具体地，该过载保护装置11包括信号放大电路、触发器和继电器；其中，检测线圈9的输出端与信号放大电路的输入端电连接，信号放大电路的输出端与触发器的输入端电连接，触发器的输出端与继电器的输入端电连接，继电器的输出端与溢流保护阀12电连接。其中，所述触发器可采用现有的集成芯片实现，例如单稳态触发器芯片74HC123或其他类似功能的集成电路(如NE555)实现，以在检测线圈9因磁通量突变而产生感应电流脉冲时，可以通过产生的电流脉冲信号触发所述触发器，使其输出一稳态的高电平信号，以启动所述继电器，进而开启所述溢流保护阀12。溢流保护阀12用于当传感器超量程而造成磁性液体溢出时，及时连通非导磁管1的自修复部104的左右两部分，从而便于磁性液体回流至第一测量部101中。

本实施例的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器的工作原理如图3所示，初始状态时，溢流保护阀12处于常闭状态，被测气体的高压端接入第一气压入口13，被测气体低压端接入第二气压入口10；当第一气压入口13和第二气压入口10输入的压差为零时，第一测量部101和第二测量部102内的磁性液体柱6的高度相同，磁性液体柱6的高度应为非导磁管1的第一测量部101的有效高度的一半，第一测量线圈3和第二测量线圈8的磁通量不变，感应电流为0，测量装置5无信号输入，微压差显示器上的数据为0。

当被测气体压差逐渐增大时，磁性液体柱6的高度发生变化，第一测量部101内的磁性液体柱高度降低，第二测量部102内的磁性液体柱高度增大，相应的第一测量线圈3和第二测量线圈8的磁通量都发生变化，通过测量装置5测量相关变化并显示在微压差显示器上，完成测量。在此过程中，检测线圈9内的磁性液体柱一直处于充满状态，没有磁通变化，故感应电流为零，因此，过载保护装置没有输入，溢流保护阀12没有动作，保持关闭状态。

当被测气体压差继续增大时，第一测量部101内的磁性液体都发生转移，致使第一测量部101内无磁性液体，而第二测量部102内的磁性液体溢出第二测量线圈8的上端后，第一测量线圈3和第二测量线圈8内的磁芯(即磁性液体高度)都不再发生变化，故而两线圈都不再有感应电流，微压差显示器显示为0。此时，被测气体压差超出了传感器的量程，第二测量部102内的磁性液体柱溢出第二测量线圈8，水平连接部103内磁性液体柱继续向右移动，致使检测线圈9内的磁性液体柱突然消失，此时检测线圈9内突然产生感应电流，过载保护装置11接收到电流脉冲，该电流脉冲被信号放大电路放大，此时触发器被触发，输出电信号给继电器，继电器在相应电信号的作用下开启，控制溢流保护阀12打开，第二测量线圈8内溢出的磁性液体通过自修复部104在自身重力作用下沿着自修复部104内部通道回流至第一测量部101内，如图4所示，从而完成传感器超量程时磁性液体循环再利用的工作，达到传感器自修复的目的。

综上，本实施例提出了一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，通过增设自修复部104，将第一测量部101和第二测量部102上端连接，并在自修复部104安装溢流保护阀12，通过检测线圈9反映的信号判断磁性液体是否溢出，当磁性液体溢出时，通过过载保护装置11打开溢流保护阀12，连通自修复部104的两端空腔，以便溢出的磁性液体回流至第一测量部101，同时连通两个气压入口，未溢出的磁性液体回归初始状态时的原位。从而避免了因传感器超量程而造成的磁性液体溢出问题，达到了磁性液体循环再利用的目的。

此外，需要说明的是，在本文中，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。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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本实用新型优选实施例，但对于本技术领域技术人员来说，一旦得知了本实用新型的基本创造性概念，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括本实用新型实施例及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，包括非导磁管，所述非导磁管内填充有磁性液体，所述磁性液体在所述非导磁管内形成磁性液体柱；所述非导磁管包括第一测量部、第二测量部、水平连接部和自修复部；其中，所述第一测量部与所述第二测量部在竖直方向上平行并等高度设置，且所述第一测量部与所述第二测量部的底端通过所述水平连接部连通；同时，所述第一测量部与所述第二测量部的顶端通过所述自修复部连接；

所述第一测量部的顶端设置有第一气压入口，所述第二测量部的顶端设置有第二气压入口；所述第一测量部的外壁上绕设有第一通电线圈，所述第一通电线圈外侧绕设有第一测量线圈，所述第二测量部的外壁上绕设有第二通电线圈，所述第二通电线圈的外侧绕设有第二测量线圈；其中，所述第一通电线圈与所述第二通电线圈串联后电连接于交流电源，所述第一测量线圈与所述第二测量线圈差动连接后电连接于测量装置；所述自修复部上设置有用于控制所述自修复部的内部管路通断的溢流保护阀，所述水平连接部靠近所述第一测量部的一端的外侧壁上绕设有检测线圈，所述检测线圈的输出端与过载保护装置的输入端电连接，所述过载保护装置的输出端与所述溢流保护阀电连接。

2.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述自修复部在水平方向上呈倾斜设置，且所述自修复部与所述第二测量部连接的一端的高度高于与所述第一测量部连接的一端的高度。

3.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述第一测量部的顶端沿水平方向延伸形成第一水平接口部，所述第一水平接口部为与所述第一测量部连通的空心管状结构，所述第一气压入口位于所述第一水平接口部远离所述第一测量部的一端；

所述第二测量部的顶端沿水平方向延伸形成第二水平接口部，所述第二水平接口部为与所述第二测量部连通的空心管状结构，所述第二气压入口位于所述第二水平接口部远离所述第二测量部的一端。

4.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述检测线圈采用铜漆包线绕制而成。

5.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述第一测量线圈采用铜漆包线绕制而成。

6.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述第二测量线圈采用铜漆包线绕制而成。

7.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述溢流保护阀为电磁阀。

8.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述测量装置包括信号转换电路和微压差显示器；其中，所述第一测量线圈和所述第二测量线圈差动连接后两端与所述信号转换电路的输入端电连接，所述信号转换电路的输出端与所述微压差显示器电连接。

9.如权利要求1所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述过载保护装置包括信号放大电路、触发器和继电器；其中，所述检测线圈的输出端与所述信号放大电路的输入端电连接，所述信号放大电路的输出端与所述触发器的输入端电连接，所述触发器的输出端与所述继电器的输入端电连接，所述继电器的输出端与所述溢流保护阀电连接。

10.如权利要求1-9任一项所述的带有溢流保护和自修复装置的磁性液体微压差传感器，其特征在于，所述非导磁管中的第一测量部、第二测量部、水平连接部以及自修复部的各部连接处均为圆角光滑结构。

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