[發明專利]毛細管式磁性液體加速度傳感器

在審

• 申請號: 202010009983.0
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111044756A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 李德才;孫睿
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01P15/105
• 分類號: G01P15/105
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 劉夢晴

本發明公開了一種毛細管式磁性液體加速度傳感器，包括兩個夾持組件、毛細管、連通管、兩個線圈和兩個永磁體，其中，兩個夾持組件分別設有儲存磁性液體的儲液腔；毛細管的兩端分別固定在兩個夾持組件上且分別與兩個儲液腔密封連通，以使兩個儲液腔中的部分磁性液體從毛細管的兩端進入毛細管內形成兩個磁性液柱，毛細管內位于兩個磁性液柱之間設有氣柱或與磁性液體不相溶的非磁性液柱；連通管的兩端分別與兩個儲液腔密封連通；兩個線圈相對間隔開地套設在毛細管的外周；兩個永磁體分別固定在兩個夾持組件上并分別與毛細管的兩端端部相對。本發明毛細管式磁性液體加速度傳感器具有穩定性好、磁路簡單、測量結果準確且使用時效長等優點。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其是涉及一種毛細管式磁性液體加速度傳感器。

背景技術

磁性液體是一種具有流動性和磁性的新型功能材料，而磁性液體獨特的性質使得其在工程領域有著極其廣泛的應用。其中磁性液體所特有的奇異浮力特性使得磁性液體中的非磁性物質在非均勻磁場中會受到一個指向弱磁場區域的磁場力，很多磁性液體加速度傳感器便是基于磁性液體的該種特性而設計出來的。這種特性使得磁性液體加速度傳感器與傳統加速度傳感器相比具有無磨損，靈敏度高，結構簡單等諸多優點。

然而現有磁性液體加速度傳感器大多采用了固體質量塊作為非磁性物質，如CN201510349208.9所示的專利使用了圓柱質量塊作為質量塊，同時使用四塊懸浮永磁體提供懸浮力，兩塊限位永磁體提供回復力，并利用線圈檢測不同加速度情況下電感的變化來獲得輸出信號，該專利為了能夠產生使得質量塊懸浮的浮力，在腔體周圍增加了四塊永磁體，導致磁路復雜，各磁鐵相互作用容易發生危險的情況，同時采用V型銜鐵進行固定，使得固定不夠牢靠。又如CN201510212832.4所示的專利采用兩塊永磁體提供回復力，利用線圈測量質量塊在不同加速度情況下的位移產生輸出信號，該專利在豎直方向能夠提供回復力，但是在水平方向力的約束小，導致質量塊不穩定，傳感器穩定性較差。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種毛細管式磁性液體加速度傳感器，穩定性好、磁路簡單、測量結果準確可靠且使用時效長。

根據本發明實施例的毛細管式磁性液體加速度傳感器，包括：

兩個夾持組件，兩個所述夾持組件分別設有儲存磁性液體的儲液腔，兩個所述夾持組件相對間隔開地設置；

毛細管，所述毛細管的兩端分別固定在兩個所述夾持組件上，且所述毛細管的兩端分別一一對應地與兩個所述夾持組件的所述儲液腔密封連通，以使兩個所述儲液腔中的部分磁性液體從所述毛細管的兩端進入所述毛細管內形成兩個磁性液柱，所述毛細管內位于兩個所述磁性液柱之間設有氣柱或與磁性液體不相溶的非磁性液柱；

連通管，所述連通管的兩端分別一一對應地與兩個所述夾持組件的所述儲液腔密封連通；

兩個線圈，兩個所述線圈相對間隔開地套設在所述毛細管的外周，且兩個所述線圈中的一個所述線圈臨近于兩個所述夾持組件中的一個所述夾持組件，兩個所述線圈中的另一個所述線圈臨近于兩個所述夾持組件中的另一個所述夾持組件；所述氣柱的兩端分別對應地伸入兩個所述線圈內；

兩個永磁體，兩個所述永磁體分別一一對應地固定在兩個所述夾持組件上，且兩個所述永磁體中的一個所述永磁體與所述毛細管的一端端部相對，兩個所述永磁體中的另一個所述永磁體與所述毛細管的另一端端部相對。