一種大量程磁性液體微壓差傳感器的制造方法
【專利摘要】一種大量程磁性液體微壓差傳感器，適用于微壓測量領(lǐng)域。該裝置包括：左環(huán)形磁鐵(1-1)、右環(huán)形磁鐵(1-2)、左線圈(2-1)、右線圈(2-2)、磁性液體密封環(huán)(3)、第一永久磁鐵(4-1)、第二永久磁鐵(4-2)，鐵芯(5)、有機(jī)玻璃管(6)。銅線均勻、對稱纏繞在有機(jī)玻璃管上，將吸附有四個磁性液體密封環(huán)的復(fù)合磁芯放入有機(jī)玻璃管中，然后將左環(huán)形磁鐵和右環(huán)形磁鐵分別套在有機(jī)玻璃管的左側(cè)和右側(cè)。微壓作用時，復(fù)合磁芯在管內(nèi)左右移動，由于鐵芯的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣，而且磁性液體構(gòu)成了四級密封環(huán)，因此，該磁性液體微壓差傳感器輸出信號明顯，耐壓能力加強(qiáng)，量程范圍更大。
【專利說明】一種大量程磁性液體微壓差傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性液體微壓差傳感器，特別適用于微壓差測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前磁性液體微壓差傳感器在我國的研究尚處于實驗階段，原理如下:U型有機(jī)玻璃管內(nèi)部裝有磁性液體，兩臂纏繞線圈并通入交流電，與外部電路電阻構(gòu)成電橋電路，有壓差作用時U型有機(jī)玻璃管兩臂液面產(chǎn)生高度差A(yù)h，進(jìn)而線圈電感L發(fā)生變化，電橋平衡被破壞，通過外部電路測得的電壓變化進(jìn)而求得壓差變化。
[0003]該種磁性液體微壓差傳感器測量范圍大約在OPa?lOOOPa，測量范圍過小，不能滿足大部分微壓測量的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:在微壓測量領(lǐng)域，磁性液體微壓差傳感器量程過小的問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案:
[0006]一種大量程磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括:左環(huán)形磁鐵、右環(huán)形磁鐵、左線圈、右線圈、磁性液體密封環(huán)、第一永久磁鐵、第二永久磁鐵，鐵芯、有機(jī)玻璃管。
[0007]首先將高強(qiáng)度漆包銅線均勻、等匝數(shù)、對稱地纏繞在有機(jī)玻璃管的左邊和右邊，構(gòu)成左線圈和右線圈，兩線圈間距約為5mm ;然后將第一永久磁鐵和第二永久磁鐵吸附在鐵芯的兩端，保證兩永久磁鐵異名端相對，兩永久磁鐵和鐵芯共同構(gòu)成復(fù)合磁芯，鐵芯的直徑小于永久磁鐵，使得在永久磁鐵和鐵芯的連接處形成階梯狀；將磁性液體注在第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的端部，構(gòu)成四個密封環(huán)；將吸附有磁性液體的復(fù)合磁芯放入到有機(jī)玻璃管中；磁性液體的作用是將復(fù)合磁芯懸浮，減小復(fù)合磁芯運(yùn)動時的摩擦力，同時依靠磁性液體與有機(jī)玻璃管壁面間的擠壓作用在磁場梯度的作用下實現(xiàn)復(fù)合磁芯左右兩端的四級密封；之后將左環(huán)形磁鐵和右環(huán)形磁鐵套在有機(jī)玻璃管上左線圈的左端和右線圈的右端，應(yīng)保證環(huán)形磁鐵與復(fù)合磁芯上永久磁鐵的同名端相對，作用是提供回復(fù)力，保證磁芯在沒有壓差作用時處于平衡位置。
[0008]當(dāng)有機(jī)玻璃管兩側(cè)不存在壓差時，在左、右環(huán)形磁鐵的作用下，吸附有磁性液體的復(fù)合磁芯位于關(guān)于線圈間隙對稱的平衡位置，左右線圈的電感相等，外部電橋電路輸出電壓為零；當(dāng)左側(cè)壓力源P增大時，復(fù)合磁芯向右側(cè)移動，使得右線圈中鐵芯的長度大于左線圈，由于復(fù)合磁芯中鐵芯的相對磁導(dǎo)率約為2400，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣的相對磁導(dǎo)率1，因此右線圈電感明顯增大，外部電橋電路輸出明顯的電壓信號；同理當(dāng)P減小時，復(fù)合磁芯向左側(cè)移動，外部電橋電路輸出符號相反的電壓信號。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010]該種磁性液體微壓差傳感器體積小，成本低，同時四級密封環(huán)提高了磁性液體微壓差傳感器的耐壓性能，使得磁性液體微壓差傳感器的量程更大。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1 一種大量程磁性液體微壓差傳感器。
[0012]圖中:左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2、左線圈2-1、右線圈2-2、磁性液體密封環(huán)
3、第一永久磁鐵4-1、第二永久磁鐵4-2,鐵芯5、有機(jī)玻璃管6。
【具體實施方式】
[0013]以附圖為【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0014]一種大量程磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括:左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2、左線圈2-1、右線圈2-2、磁性液體密封環(huán)3、第一永久磁鐵4-1、第二永久磁鐵4-2，鐵芯
5、有機(jī)玻璃管6。
[0015]高強(qiáng)度漆包銅線均勻、等匝數(shù)、對稱地纏繞在有機(jī)玻璃管的左邊和右邊，構(gòu)成左線圈2_1和右線圈2_2，兩線圈間距約為5mm ;然后將第一永久磁鐵4_1和第二永久磁鐵4_2吸附在鐵芯5的兩端，保證兩永久磁鐵4-1和4-2異名端相對，兩永久磁鐵和鐵芯5共同構(gòu)成復(fù)合磁芯，鐵芯的直徑小于永久磁鐵，使得第一永久磁鐵4-1和第二永久磁鐵4-2在與鐵芯5的連接處形成階梯狀；將磁性液體3注在第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的端部，構(gòu)成四個密封環(huán)；將吸附有磁性液體的復(fù)合磁芯放入到有機(jī)玻璃管6中；最后將左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2分別套在有機(jī)玻璃管6的左側(cè)和右側(cè)，如圖1所示。
[0016]所述的左環(huán)形磁鐵1-1和右環(huán)形磁鐵1-2為圓環(huán)形，材料為釹鐵硼，二者結(jié)構(gòu)、材料和屬性完全相同。
[0017]高強(qiáng)度漆包銅線圈2-1和2-2的材料選用銅線，因為銅線的電阻率P。較小，產(chǎn)生的熱損耗少。
[0018]磁性液體密封環(huán)3選用煤油基Fe3O4磁性液體，因為此磁性液體性能穩(wěn)定，飽和磁化強(qiáng)度高，能夠滿足應(yīng)用需要。
[0019]第一永久磁鐵4-1和第二永久磁鐵4-2為圓柱形，材料為釹鐵硼，，二者結(jié)構(gòu)、材料和屬性完全相同。
[0020]鐵芯5選用lCrl3材料，相對磁導(dǎo)率約為2400，輸出信號明顯。
[0021]有機(jī)玻璃管6選用有機(jī)玻璃材質(zhì)，因為有機(jī)玻璃具備熱膨脹系數(shù)小、價格便宜、防潮性好等特點(diǎn)，滿足應(yīng)用需求。
[0022]使用實例:
[0023]常溫下左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2選用釹鐵硼材料，尺寸規(guī)格為外徑Φ15πιπι，內(nèi)徑Φ9πιπι，厚度2.5mm，距離線圈20mm ;高強(qiáng)度漆包銅線圈2-1和2-2直徑0.1mm,匝數(shù)均為714匝，線圈長度50mm，所通電壓10V，頻率900Hz ;磁性液體密封環(huán)3為煤油基Fe3O4磁性液體，粘度為2.45Pa.s，飽和磁化強(qiáng)度為23.4emu/g ;第一永久磁鐵4_1和第二永久磁鐵4-2選用釹鐵硼材料，尺寸規(guī)格為0;鐵芯5選用lCrl3，長度46mm，直徑3mm ;有機(jī)玻璃管6長度180mm,內(nèi)徑5.1mm。
[0024]實驗測得:具有四級密封環(huán)的磁性液體微壓差傳感器的的量程擴(kuò)展到了 OPa?3000Pa，且在此測量區(qū)間具有很好的線性度，使得磁性液體微壓差傳感器的適用范圍更廣。
【權(quán)利要求】
1.一種大量程磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括:左環(huán)形磁鐵(1-1)、右環(huán)形磁鐵(1-2)、左線圈(2-1)、右線圈(2-2)、磁性液體密封環(huán)(3)、第一永久磁鐵(4-1)、第二永久磁鐵(4-2)，鐵芯(5)、有機(jī)玻璃管(6)； 高強(qiáng)度漆包銅線均勻、等匝數(shù)、對稱地纏繞在有機(jī)玻璃管的左邊和右邊，構(gòu)成左線圈(2-1)和右線圈(2_2),兩線圈間距約為5mm ; 將第一永久磁鐵(4-1)和第二永久磁鐵(4-2)吸附在鐵芯(5)的兩端，保證兩永久磁鐵(4-1)和(4-2)異名端相對,兩永久磁鐵和鐵芯5共同構(gòu)成復(fù)合磁芯； 將磁性液體(3)注在第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的端部； 將吸附有磁性液體的復(fù)合磁芯放入到有機(jī)玻璃管(6)中；最后將左環(huán)形磁鐵(1-1)、右環(huán)形磁鐵(1-2)分別套在有機(jī)玻璃管(6)的左側(cè)和右側(cè)； 其特征是: 復(fù)合磁芯中鐵芯的直徑小于 永久磁鐵，使得第一永久磁鐵(4-1)和第二永久磁鐵(4-2)在與鐵芯(5)的連接處形成階梯狀，磁性液體在第一永久磁鐵(4-1)和第二永久磁鐵(4-2)的端部形成四個磁性液體密封環(huán)，構(gòu)成磁性液體四級密封。
【文檔編號】G01L13/06GK104006915SQ201410232908
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】李德才, 謝君 申請人:北京交通大學(xué)