[發(fā)明專利]一種跑道型結(jié)構(gòu)的磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011108936.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112129401A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐夢(mèng)潔;李醒飛;周子晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H11/02
• 分類號(hào): G01H11/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開一種跑道型結(jié)構(gòu)的磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器，其金屬外殼由底座和端蓋共同構(gòu)成，底座內(nèi)部形成凹槽；外殼內(nèi)部設(shè)置有：C形磁路，其包圍住永磁體和流體通道；永磁體，放置在流體通道外平面兩側(cè)，位于C形磁路的開口兩端；流體通道，其內(nèi)部形成流體腔，流體腔內(nèi)填充有導(dǎo)電流體；流體通道與永磁體接觸的底部直通道段的上下兩壁分別設(shè)為第一電極和第二電極。本發(fā)明具有寬頻帶、低噪聲、低功耗、高可靠性、體積小、質(zhì)量輕、長壽命的特點(diǎn)，可在強(qiáng)沖擊等惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于跑道型結(jié)構(gòu)的磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器。

背景技術(shù)

目前，航天技術(shù)是衡量國家發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，航天器力學(xué)環(huán)境條件的分析與設(shè)計(jì)是目前制約我國航天器總體設(shè)計(jì)水平提高的瓶頸技術(shù)。航天器力學(xué)環(huán)境是指航天器在運(yùn)行過程中所經(jīng)受的振動(dòng)、加速度、噪聲和微重力等環(huán)境。因此寬頻帶、低噪聲的線振動(dòng)傳感器可以用于滿足航天器寬頻帶高精度力學(xué)環(huán)境測(cè)試的需要。

目前常用的航天器測(cè)振傳感器有壓阻型線振動(dòng)傳感器和壓電型線振動(dòng)傳感器。其中壓阻型測(cè)振傳感器用于低頻振動(dòng)測(cè)量，存在噪聲較大和受溫度影響較大的問題；壓電型線振動(dòng)傳感器用于高頻振動(dòng)測(cè)量，存在測(cè)量精度不高，并且不能測(cè)量靜態(tài)信號(hào)的問題。其他測(cè)振傳感器，如：石英撓性振動(dòng)傳感器易受時(shí)間、溫度等環(huán)境因素影響導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定；基于靜電懸浮原理的靜電振動(dòng)傳感器帶寬較窄、生產(chǎn)周期長；基于機(jī)械諧振原理的振梁振動(dòng)傳感器存在機(jī)械耦合效應(yīng)引起的“鎖頻”問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種對(duì)線振動(dòng)敏感的磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器，以期能通過更高的效率測(cè)量更寬頻率范圍的振動(dòng)信號(hào)，并在強(qiáng)沖擊等惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種跑道型結(jié)構(gòu)的磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器，包括金屬外殼，其特點(diǎn)在于，金屬外殼由底座和端蓋共同構(gòu)成，在底座內(nèi)設(shè)有凹槽；凹槽與端蓋內(nèi)部共同形成一腔體，在腔體內(nèi)設(shè)置有：

C形磁路，C形磁路的頂部和端蓋內(nèi)表面相接觸，且C形磁路的底部開口兩端和凹槽相連接；

兩個(gè)永磁體，兩個(gè)永磁體分別設(shè)置在C形磁路底部開口兩端的內(nèi)側(cè)面；

兩個(gè)通道側(cè)墻，兩個(gè)通道側(cè)墻對(duì)稱設(shè)置在兩個(gè)永磁體之間，并形成流體通道的厚度；

通道外環(huán)，通道外環(huán)設(shè)置在兩個(gè)通道側(cè)墻之間，且通道外環(huán)的兩側(cè)與端蓋的內(nèi)側(cè)面相接觸，通道外環(huán)上設(shè)置有第二電極；且第二電極在流體通道下方的直線段上；

通道內(nèi)環(huán)，通道內(nèi)壁設(shè)置在通道外環(huán)內(nèi)，并與兩個(gè)通道側(cè)墻、通道外環(huán)共同構(gòu)成流體通道，且在流體通道內(nèi)充滿導(dǎo)電流體；通道內(nèi)環(huán)上設(shè)置有第一電極；且第一電極在流體通道下方的直線段上。

本發(fā)明所述的一種磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器的特點(diǎn)也在于，金屬外殼的底座、端蓋、C形磁路、兩個(gè)永磁體、兩個(gè)通道側(cè)墻、通道外環(huán)以及通道內(nèi)環(huán)的軸線與磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器的測(cè)量方向的軸線垂直。

兩個(gè)永磁體分布在流體通道的兩側(cè)，且磁場(chǎng)分布均勻，剩磁方向在測(cè)量方向的垂直方向上，從而形成垂直的磁場(chǎng)環(huán)境。

第一電極、第二電極分別輸出電勢(shì)信號(hào)，用于測(cè)量通道外環(huán)與通道內(nèi)環(huán)的電勢(shì)差。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果具體如下：

1.本發(fā)明對(duì)振動(dòng)傳感器原理進(jìn)行創(chuàng)新，采用磁流體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)(MHD)，區(qū)別于壓阻型振動(dòng)傳感器和壓電型振動(dòng)傳感器等傳統(tǒng)振動(dòng)傳感器的新型線振動(dòng)傳感器，使得該傳感器具有寬頻帶、低功耗、低噪聲、小體積、輕質(zhì)量、高可靠性、高強(qiáng)度與長壽命等優(yōu)點(diǎn)；彌補(bǔ)當(dāng)前國內(nèi)磁流體動(dòng)力學(xué)線振動(dòng)傳感器的空白。