[發(fā)明專利]一種靈敏度高的磁性液體微壓差傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310082293.8
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN103162896A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李德才;謝君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L13/04
• 分類號(hào): G01L13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

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(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前磁性液體微壓差傳感器在我國的研究尚處于實(shí)驗(yàn)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(shí)U型有機(jī)玻璃管兩臂液面產(chǎn)生高度差，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(cè)得的電壓變化進(jìn)而求得壓差變化。

由于磁性液體的相對(duì)磁導(dǎo)率大約在1.2左右（空氣為1），因而液面高度的變化所引起的U型有機(jī)玻璃管兩臂的電感變化并不十分明顯，所得信號(hào)需要放大電路才便于觀察。因此實(shí)驗(yàn)裝置的靈敏度偏低，容易產(chǎn)生誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：在微壓測(cè)量領(lǐng)域，磁性液體微壓差傳感器靈敏度偏低的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案：

一種靈敏度高的磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括：左臂線圈、右臂線圈、第一永久磁鐵、第二永久磁鐵、磁性液體、U型有機(jī)玻璃管、橡膠塞、壓力表、第一滑動(dòng)變阻器R1、第二滑動(dòng)變阻器R2、交流電源U和電壓表V。

高強(qiáng)度漆包銅線均勻、對(duì)稱、等匝數(shù)的纏繞在U型有機(jī)玻璃管的兩臂上，構(gòu)成左臂線圈和右臂線圈，向U型有機(jī)玻璃管內(nèi)注入磁性液體后，將第一永久磁鐵和第二永久磁鐵分別放入U(xiǎn)型有機(jī)玻璃管左臂和U型有機(jī)玻璃管右臂的管內(nèi)，左臂線圈和右臂線圈加載交流電后第一永久磁鐵和第二永久磁鐵分別懸浮于磁性液體中；永久磁鐵的懸浮是基于二階浮力原理。

永久磁鐵在磁性液體中，除了受到重力和浮力作用以外，還受到磁場(chǎng)力的作用，由于磁鐵本身磁場(chǎng)的非均勻性，在存在磁場(chǎng)梯度的情況下，磁場(chǎng)力和浮力的合力會(huì)大于重力。由此可見：只要改變外加磁場(chǎng)，即使永久磁鐵的密度大于磁性液體，也能使永久磁鐵懸浮于磁性液體中。??????????

然后將橡膠塞塞在U型有機(jī)玻璃管的左臂上開口內(nèi)，U型有機(jī)玻璃管左臂的側(cè)開口端經(jīng)三通與壓力源P和壓力表連接，左臂線圈、右臂線圈分別和等值的第一滑動(dòng)變阻R1、第二滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)后，并聯(lián)在交流電源U的兩端，和兩個(gè)滑動(dòng)變阻器構(gòu)成電橋電路。

當(dāng)U型有機(jī)玻璃管兩側(cè)不存在壓差時(shí)，圓柱形永久磁鐵在U型有機(jī)玻璃管兩臂處于對(duì)稱位置，下部位于線圈內(nèi)，上部位于線圈外。當(dāng)U型有機(jī)玻璃管的左側(cè)存在微壓作用時(shí)，圓柱形永久磁鐵隨著磁性液體在U型有機(jī)玻璃管中的流動(dòng)而在U型有機(jī)玻璃管內(nèi)移動(dòng)，此時(shí)，一側(cè)的永久磁鐵逐步移入線圈內(nèi)，另一側(cè)的永久磁鐵逐步移出線圈，由于永久磁鐵的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于磁性液體，這樣兩臂的電感L就會(huì)出現(xiàn)明顯差異，即使壓差很小，電橋的平衡也會(huì)被破壞，產(chǎn)生明顯的電壓差。

本發(fā)明的有益效果：

由于在U型有機(jī)玻璃管的磁性液體中加入了圓柱形永久磁鐵，因此所測(cè)量到的由微壓差引起的電壓信號(hào)更加明顯。這樣也就使得磁性液體微壓差傳感器的靈敏度大大提高了。

附圖說明

圖1?一種靈敏度高的磁性液體微壓差傳感器示意圖。

圖中：高強(qiáng)度漆包銅線圈左臂線圈1-1和右臂線圈1-2、第一永久磁鐵2-1和第二永久磁鐵2-2、磁性液體3、U型有機(jī)玻璃管4、橡膠塞5、壓力表6。

圖2?電橋電路示意圖。

圖中：滑動(dòng)變阻器R1和R2、交流電源U和電壓表V。

具體實(shí)施方式

以附圖為具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

一種靈敏度高的磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括：左臂線圈1-1、右臂線圈1-2、第一永久磁鐵2-1、第二永久磁鐵2-2、磁性液體3、U型有機(jī)玻璃管4、橡膠塞5、壓力表6、第一滑動(dòng)變阻器R1、第二滑動(dòng)變阻器R2、交流電源U和電壓表V。

高強(qiáng)度漆包銅線均勻、對(duì)稱、等匝數(shù)的纏繞在U型有機(jī)玻璃管的兩臂上，構(gòu)成左臂線圈1-1和右臂線圈1-2，向U型有機(jī)玻璃管4內(nèi)注入磁性液體3，橡膠塞5塞在U型有機(jī)玻璃管4的左臂上開口內(nèi)，U型有機(jī)玻璃管4左臂的側(cè)開口端經(jīng)三通與壓力源P和壓力表6連接，左臂線圈1-1和右臂線圈1-2分別和等值的第一滑動(dòng)變阻器R1、第二滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)后，并聯(lián)在交流電源U的兩端，和兩個(gè)滑動(dòng)變阻器構(gòu)成電橋電路。

將第一永久磁鐵2-1和第二永久磁鐵2-2分別放入U(xiǎn)型有機(jī)玻璃管左臂和U型有機(jī)玻璃管右臂的管內(nèi)，第一永久磁鐵2-1和第二永久磁鐵2-2結(jié)構(gòu)、材料和屬性完全相同。

所述的第一永久磁鐵2-1和第二永久磁鐵2-2為圓柱形，材料為釹鐵硼，通電后兩永久磁鐵都浸沒于磁性液體3中，永久磁鐵下部位于線圈內(nèi)，上部位于線圈外。