[發明專利]一種磁性液體加速度傳感器

有效

• 申請號: 201310049441.6
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103149384A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李德才;錢樂平
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01P15/105
• 分類號: G01P15/105;G01P1/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 李鴻華

技術領域

本發明涉及慣性傳感器技術領域，具體地說，本發明涉及一種新型磁性液體加速度傳感器。

背景技術

加速度傳感器銷量僅次于壓力傳感器，在交通工具、生物醫學、石油開采、軍事工業等各個領域有著廣泛的應用。隨著科學技術的不斷發展，人們對具有高靈敏度、高可靠性、高分辨率等高性能的加速度傳感器的需求在不斷增加。相比傳統加速度傳感器，磁性液體加速度傳感器沒有機械磨損，摩擦系數很小，因此具有更高的靈敏度和可靠性。此外，還具有能量消耗低、價格低、低頻響應好等優點。現有磁性液體加速度傳感器結構如US2007/0214889，該加速度傳感器的量程短、重量重，長期使用還存在永久磁鐵退磁使傳感器下降甚至失效以及長時間不工作時磁性顆粒凝聚而導致的傳感器穩定性下降等問題。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是，現有磁性液體加速度傳感器的量程短、重量重，長期使用還存在永久磁鐵退磁使傳感器性能下降甚至失效以及長時間不工作時磁性顆粒凝聚而導致的傳感器穩定性下降。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種磁性液體加速度傳感器，該加速度傳感器包括：左端蓋、殼體、第一線圈、第二線圈、圓柱形磁鐵、右端蓋；所述的圓柱形磁鐵放入殼體中，向殼體內注入磁性液體，磁性液體吸附在圓柱形磁鐵軸向兩端并將圓柱形磁鐵懸浮起來，左端蓋及右端蓋分別與殼體兩端螺紋連接。

第一線圈和第二線圈分別纏繞在殼體的兩個環形凹槽中，第一線圈和第二線圈的連接采用差動式連接。

所述的圓柱形磁鐵為橡膠磁鐵。

所述殼體內腔的直徑從其中心向左右減小，錐角為2α，α為5~8°。

殼體內腔側面以軸線為對稱軸，沿軸向開第一凹槽和第二凹槽。

本發明和已有技術相比所具有的有益效果：

采用橡膠磁鐵取代圓柱形永久磁鐵，減輕了慣性質量，有效降低測量時的干擾誤差，提高傳感器的靈敏度，同時避免了現有傳感器長時間不工作而導致的磁性顆粒的凝聚現象，提高了傳感器的穩定性。殼體內腔的直徑從其中心向左右減小，錐角為2α，為傳感器提供回復力，增大了傳感器量程和穩定性，提高了傳感器的動態響應。殼體內腔側面以軸線為對稱軸，沿軸向開第一凹槽和第二凹槽，防止了慣性質量沿軸線移動時壓縮腔內空氣，保證了腔內氣壓均勻，提高了傳感器的靈敏度。結構更加簡單，使用壽命長。

附圖說明

圖1磁性液體加速度傳感器結構圖。

圖2圖1的A-A截面圖。

圖中：左端蓋1、殼體2、第一線圈3、第二線圈4、圓柱形磁鐵5、右端蓋6、第一凹槽7、第二凹槽8。

具體實施方式

以附圖對本發明作進一步說明：

一種磁性液體加速度傳感器，如圖1，該加速度傳感器包括：左端蓋1、殼體2、第一線圈3、第二線圈4、圓柱形磁鐵5、右端蓋6；所述的圓柱形磁鐵5放入殼體2中，向殼體2內注入磁性液體，磁性液體吸附在圓柱形磁鐵5軸向兩端并將圓柱形磁鐵5懸浮起來，左端蓋1及右端蓋6分別與殼體2兩端螺紋連接。

第一線圈3和第二線圈4分別纏繞在殼體2的兩個環形凹槽中，第一線圈3和第二線圈二4的連接采用差動式連接。

所述的圓柱形磁鐵5為橡膠磁鐵。

圓柱形磁鐵5與吸附在其軸向兩端的磁性液體組成慣性質量。

所述殼體2內腔的直徑從其中心向左右減小，錐角為2α，α為5-8°，其作用是為慣性質量提供了回復力，當慣性質量沿軸向移動時，移動方向一側的磁感線被壓縮，因而對慣性質量產生與其運動方向相反的回復力，增大了傳感器的量程和穩定性，提高了傳感器的動態響應。

殼體2內腔除了圓柱形磁鐵5和磁性液體外，剩余的空間均為空氣。

殼體2內腔側面以軸線為對稱軸，沿軸向開第一凹槽7和第二凹槽8，防止慣性質量移動時壓縮內腔中的空氣，保證腔內氣壓均勻，提高傳感器的靈敏度，如圖2所示。

該傳感器的工作原理：

由于磁性液體二階浮力原理，磁性液體能夠將橡膠圓柱形磁鐵5懸浮在殼體2內腔中，并使橡膠圓柱形磁鐵5在外界加速度為零時處于殼體內腔軸向的幾何中心區域。

當外界產生加速度時，橡膠圓柱形磁鐵5與吸附在其軸向兩端的磁性液體組成的慣性質量沿軸向移動，產生軸向位移，加速度不同造成慣性質量軸向位移大小不同。

橡膠圓柱形磁鐵5的軸向位移使得第一線圈3和第二線圈4的電感發生變化，使得第一線圈3和第二線圈4上產生電壓差，輸出電壓信號。

所述殼體2、左右端蓋均為非導磁材料如奧氏體不銹鋼。

所述磁性液體通常可選為煤油基磁性液體，機油基磁性液體或酯基磁性液體。