[發明專利]磁性流體加速度傳感器

無效

• 申請號: 200710063991.8
• 申請日: 2007-02-15
• 公開（公告）號: CN101246183A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 劉桂雄;邱東勇;曹東;程韜波
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭立明

技術領域

本發明涉及加速度傳感器的生產及應用領域，尤其涉及一種基于磁性流體的加速度傳感器。

背景技術

目前，在諸多的技術領域均常用到加速度傳感器，如汽車運動控制、建筑機械運動控制、機械振動檢測、航天航空、家電產品性能檢測等等。

現有的加速度傳感器通常有以下幾種結構。

一種加速度傳感器是采用懸臂梁結構，包含固定端設置在基板上作往復彈性變形運動的懸臂梁，通過檢測懸臂梁位置的方式確定外界加速度大小。常用的檢測方式有設置一端固定、另一端自由運動的懸臂梁，在懸臂梁的根部粘貼應變片，通過應變片檢測懸臂梁根部的位移值，從而確定外界輸入加速度。

另一種加速度傳感器是將鋼球以移動自如的狀態安放在殼體內，根據從外部施加的機械性振動，鋼球相對地移動，則根據該位移按預定配置而設計的開關部分產生通或斷輸出，該結構主要用作為一種加速度開關。

上述的加速度傳感器都具有剛度小的特點，在加速度測量過程中容易到達測量范圍的極限值，一經制造后就不能改變加速度傳感器內部的材料，這些都是它們的缺點。

發明內容

鑒于上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種加速度傳感器，是基于磁性流體的加速度傳感器，具有大量程、量程可控性、高靈敏度、高可靠性、智能性、工作壽命長等特點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種磁性流體加速度傳感器，包括：非磁性腔體、質量塊、檢測裝置與磁性流體，其中：

非磁性腔體：由非磁性材料構成的密閉容器；

質量塊：設于非磁性腔體中部，兩端面與非磁性腔體的接觸面間設有檢測裝置，并在質量塊、檢測裝置與非磁性腔體之間保持設定的預緊壓力；且非磁性腔體與質量塊形成的空腔中充滿磁性流體；

檢測裝置：用于檢測質量塊與非磁性腔體之間壓力的變化，輸出加速度檢測結果信號。

所述的磁性流體加速度傳感器，還包括磁場控制裝置，用于改變磁性流體的粘度，控制質量塊軸向的位移量，具體包括：

勵磁線圈：纏繞于非磁性腔體的外部，通過輸入電流產生均勻磁場，改變磁性流體的粘度，控制質量塊軸向的位移量。

所述的磁性流體加速度傳感器，還包括檢測控制裝置，用于根據檢測裝置輸出的加速度檢測結果信號，控制勵磁線圈的輸入電流，從而控制勵磁線圈的內部磁場。

所述的檢測裝置包括一塊或者多塊壓電片通過串連方式或者并聯方式組成的壓電元件，壓電元件設于質量塊與非磁性腔體之間，用于檢測質量塊的位移量變化，輸出可供后續檢測電路檢測的信號。

所述的質量塊以高比重材料制成。

所述的質量塊是圓柱體或棱柱體，且在質量塊周向設置有多道凹槽或葉片，用于增加與磁性流體的有效接觸面積。

所述的非磁性腔體包括非磁性內筒與非磁性壓蓋，其中：

所述的非磁性內筒兩端開口，兩端分別通過螺釘固定安裝一個非磁性壓蓋壓緊質量塊組成非磁性腔體，并在質量塊、檢測裝置與非磁性腔體之間產生保持設定的預緊壓力；或者，

所述的非磁性內筒一端開口，開口處安裝一個非磁性壓蓋壓緊質量塊組成非磁性腔體，并在質量塊、檢測裝置與非磁性腔體之間產生保持設定的預緊壓力；或者，

所述的非磁性內筒與非磁性壓蓋之間還設置有非磁性密封圈。

所述的非磁性腔體為圓柱體或棱柱體，外壁沿軸向方向設置有周向凹槽，用于安裝勵磁線圈；或者還包括，

所述的質量塊端面處設置有定位凹槽，所述的非磁性腔體內部端面處設置有凸臺，質量塊通過非磁性腔體內部凸臺進行周向定位。

所述的磁性流體包括磁流體、磁性復合流體或磁流變體中的至少一種。

所述的磁性流體加速度傳感器，還包括外殼體，所述的非磁性腔體、磁性流體、質量塊、檢測裝置或磁場控制裝置設置于外殼體內腔中，外殼體具體包括外套筒、上端蓋與下端蓋，外套筒與上端蓋與下端蓋通過螺栓固定，所述的下端蓋上設有安裝支腳和/或安裝孔，或者；

所述的外殼體與非磁性腔體間設有隔離套，用于隔離磁場控制裝置與外部磁場的聯系，抑制外界磁場干擾。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的磁性流體加速度傳感器包括非磁性腔體是由非磁性材料構成的密閉容器；質量塊設于非磁性腔體中部，兩端面與非磁性腔體的接觸面間設有檢測裝置，并在質量塊、檢測裝置與非磁性腔體之間保持設定的預緊壓力；且非磁性腔體與質量塊形成的空腔中充滿磁性流體；檢測裝置用于檢測質量塊與非磁性腔體之間壓力的變化，輸出加速度檢測結果信號。