[發明專利]一種基于磁電阻效應的懸臂式振動傳感器

有效

• 申請號: 202011074340.0
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112179478B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 付本元;居本祥
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01H11/02
• 分類號: G01H11/02
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚小容

本發明提出了一種基于磁電阻效應的懸臂式振動傳感器，包括殼體，殼體中部設有豎向隔板，豎向隔板右側固定連接有懸臂梁，懸臂梁右端固定有振動頭總成；振動頭總成包括與懸臂梁右端固定連接的質量塊，質量塊上下兩側均設有磁敏電阻，磁敏電阻四周均通過外包在磁敏電阻上的L型夾板緊貼在質量塊上，并配合安裝螺釘安裝在質量塊上；磁敏電阻包括磁敏感層和磁敏感層上下兩側的極板，殼體內設有位于振動頭總成正上方和正下方的磁體，豎向隔板左側安裝有電阻電壓轉換器，極板的導線與電阻電壓轉換器信號輸入端電連接，殼體的左側壁上設有信號接口，電阻電壓轉換器信號輸出端連接信號接口信號輸入端。能夠準確測量出被測物體的振動信號。

技術領域

本發明涉及振動檢測技術領域，具體涉及一種基于磁電阻效應的懸臂式振動傳感器。

背景技術

振動傳感器是一種能夠感受機械振動參量，如振動速度、加速度、頻率等，并轉換成可用輸出電信號的傳感器。

對于振動的測量最先發展起來的是接觸式測量，通常采用千分表，即利用機械量轉換為電量這一基本原理開發出各式各樣的接觸式振動傳感器，并在生產實踐中得到廣泛應用，但由于與被測物體直接接觸使得傳感器本身的振動噪聲的干擾及維護困難等問題。因而非接觸式測量技術對振動的測量被工程技術人員廣泛應用于振動測量中，在非接觸測量中，電渦流與電容、電感傳感器具有結構小，精度較高等優點，卻因電測傳感器的工作原理的局限，它的靈敏度受到了其自身的限制，以及存在信號無法進行遠距離傳輸以及不適用于一些易燃易爆的環境下測量等缺點。隨著光學、光電子學等學科的進步，人們開始尋用光測的方法來彌補電測的缺點，如激光三角法、CCD測量法、光柵盤法、多普勒測振技術和光纖法等，卻自身存在安裝復雜以及對工作環境要求高等缺陷。

振動現象廣泛地存在于工程的各個領域，如結構動力學、精密儀器加工、航空航天及基礎科學研究等領域。近年來，隨著各領域科技的迅猛發展，我們所面臨的振動問題也越來越復雜，而且對于振動測量的要求也日趨苛刻，相應的對振動傳感器的性能要求也越來越高。人們不僅要求振動傳感器具有良好的靜態特性，對振動傳感器的動態性能也提出更高要求。其中，傳感器材料是傳感器技術的重要基礎，隨著材料科學的進步，人們可制造出各種新型傳感器。本發明是運用新型敏感材料磁電阻效應進行振動感知，提出一種利用外磁場方向與磁敏感材料內部顆粒鏈狀結構之間夾角變化從而引發敏感材料自身電阻值變化的特性來測量振動，結合懸臂梁結構，通過懸臂梁的振動實時改變鏈狀結構與外磁場之間的夾角，從而實現對外界振動量的實時測量。

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，特別創新地提出了一種基于磁電阻效應的懸臂式振動傳感器，能夠準確測量出被測物體的振動信號。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種包括殼體，所述殼體中部設有豎向隔板，通過豎向隔板將殼體內空間分隔為左小右大的兩部分，所述豎向隔板右側固定連接有懸臂梁，所述懸臂梁左端固定在豎向隔板上，所述懸臂梁右端固定有振動頭總成；

所述振動頭總成包括與懸臂梁右端固定連接的質量塊，所述質量塊左側設有外套在懸臂梁右端上的定位套孔，所述質量塊右側設有與定位套孔連通的橫向螺紋孔，并配合插入到懸臂梁右端上的固定螺栓將質量塊進行固定，所述質量塊上下兩側均設有磁敏電阻，所述磁敏電阻四周均通過外包在磁敏電阻上的L型夾板緊貼在質量塊上，并配合L型夾板豎向板上的安裝螺釘安裝在質量塊上；

所述磁敏電阻包括磁敏感層和覆蓋在磁敏感層上下兩側的極板，所述殼體內設有位于振動頭總成正上方和正下方的磁體，且磁體產生的磁力場能覆蓋到對應的磁敏感層，所述磁敏感層為磁流變彈性體材料制成，且通過預結構化方法制備，內部軟磁顆粒呈有序鏈狀結構，在靜止狀態下有序鏈狀結構方向與磁體磁場方向一致；所述豎向隔板左側殼體內安裝有電阻電壓轉換器，所述極板的導線均穿過豎向隔板，與電阻電壓轉換器信號輸入端電連接，所述殼體的左側壁上設有信號接口，所述電阻電壓轉換器信號輸出端連接信號接口信號輸入端。

上述方案中：所述磁敏電阻與質量塊之間均墊設有絕緣板。