專利名稱：基于磁流變液的微小傾角傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微小傾角傳感器的應用領域，具體涉及一種基于磁流變液的微小傾角傳感器。
背景技術：
磁流變液在無外磁場作用時，磁流變液呈現(xiàn)流動性良好的液體狀態(tài)；在外加磁場作用下其表觀粘度可在短時間(毫秒級)內(nèi)增加到兩個數(shù)量級以上，從而呈現(xiàn)類似固體的狀態(tài)。在撤掉外磁場后“固態(tài)”磁流變液可快速轉(zhuǎn)換為流體狀態(tài)(Wojciech Szelag. Finite element analysis of the magnetorheo- logical fluid brake transients[J]. 2004, 23(3) :758- 766.)。微小傾角傳感器是一種能夠測量工作系統(tǒng)傾角的設備。通過測量傾角，可以獲得工作系統(tǒng)相對于基準面的傾斜程度，微小傾角傳感器廣泛用于水平位置傾斜度測量、導軌直線度測量、平板平面度測量、角度監(jiān)控等領域?，F(xiàn)有的微小傾角傳感器或者結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴；或者結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度低。
發(fā)明內(nèi)容為了能夠?qū)崿F(xiàn)靈敏度高且測量裝置簡單的微小傾角傳感器，本實用新型提出一種磁流變液微小傾角傳感器。該裝置主要分為傾角測試裝置、信號轉(zhuǎn)換電路兩部分。傾角測試裝置由非磁性容器、檢測電容、磁場線圈、磁流變液組成。磁流變液放在非磁性容器中，體積為非磁性容器的一半。檢測電容放置在非磁性容器上下兩端，如圖1所示。當非磁性容器沿基準方向偏折有一個角度時，檢測電容中介質(zhì)(空氣部分和磁流變液部分)比例將發(fā)生變化，從而檢測電容將發(fā)生變化。即由檢測電容值便可得到傾角大小。磁場線圈用來為磁流變液提供磁場，由于磁流變液介電常數(shù)隨外磁場的變化而變化，通過調(diào)節(jié)磁場可以使得檢測電容與傾角之間近似呈線性關系，且可改變檢測電容大小，從而提高傳感器的靈敏度。信號轉(zhuǎn)換電路由檢測電容、反饋電阻、反饋電容和運算放大器構(gòu)成的比例運算電路組成。用一交流電壓信號對該比例運算電路進行激勵后，將檢測電容隨傾角的變化轉(zhuǎn)化為交流電壓信號。用嵌入式系統(tǒng)或虛擬儀器或單片機對該電壓信號進行運算和處理即可得非磁性容器的傾角的大小。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，不但可以有效地檢測微小傾角的大小，而且結(jié)構(gòu)簡單，線性度好，靈敏度高。本實用新型所采用的技術方案如下一種磁流變液微小傾角傳感器，該傳感器包括傾角測試裝置、信號轉(zhuǎn)換電路兩部分。所述傾角測試裝置由非磁性容器、檢測電容、磁場線圈、磁流變液組成。磁流變液放在非磁性容器中，體積為非磁性容器的一半。檢測電容放置在非磁性容器上下兩端，如圖1所示。當非磁性容器沿基準方向偏折有一個角度時，檢測電容中介質(zhì)(空氣部分和磁流變液部分)比例將發(fā)生變化，從而檢測電容將發(fā)生變化。即由檢測電容值便可得到傾角大小。 磁場線圈用來為磁流變液提供磁場，從而提高傳感器的靈敏度。所述信號轉(zhuǎn)換電路由檢測電容、反饋電阻、反饋電容和運算放大器構(gòu)成的比例運算電路組成。當測試時，向電路輸入一交流電壓信號，該交流電壓信號對比例運算電路進行激勵后，將檢測電容隨傾角的變化轉(zhuǎn)化為交流電壓信號。用嵌入式系統(tǒng)或虛擬儀器或單片機對該電壓信號進行運算和處理即可得到非磁性容器的傾角的大小。本實用新型的特點是(1)設計出磁流變液微小傾角傳感器。(2)檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、線性度好，靈敏度高。(3)為磁流變液在傳感技術中的應用提供了一種新的方法。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型傾角測試裝置示意圖；圖中1.非磁性容器，2.檢測電容，3.磁流變液，4.磁場線圈圖2是信號轉(zhuǎn)換電路圖；圖3是檢測電容與傾角關系曲線；具體實施方式
參照圖1，本實用新型所涉及的傾角測試裝置由非磁性容器1、檢測電容2、磁流變液3、磁場線圈4組成。磁流變液3放在非磁性容器1中，體積為非磁性容器1的一半。檢測電容2放置在非磁性容器上下兩端，極板長度為非磁性容器1長度的一半。磁場線圈4 放置在非磁性容器1外部，用來為磁流變液3提供磁場。其中非磁性容器為長方體，其長為 a,寬為b,高為c.參照圖2，信號轉(zhuǎn)換電路由檢測電容Cx、已知電阻Rl、R2、反饋電容Cl、已知電容 C2、C3和運算放大器構(gòu)成。參照圖1，傾角測量方案為當非磁性容器沿基準方向偏折有一個角度時，檢測電容中介質(zhì)(空氣部分和磁流變液部分)比例將發(fā)生變化，從而檢測電容將發(fā)生變化。檢測電容為電容Cl與電容C2的串聯(lián)值，即 當傾角很小時，α tana，所以有
權利要求1. 一種基于磁流變液的微小傾角傳感器，該傳感器包括傾角測試裝置、信號轉(zhuǎn)換電路兩部分；其特征為所述傾角測試裝置由非磁性容器、檢測電容、磁場線圈、磁流變液組成；磁流變液放在非磁性容器中，體積為非磁性容器的一半；檢測電容放置在非磁性容器上下兩端；所述信號轉(zhuǎn)換電路由檢測電容、反饋電阻、反饋電容和運算放大器構(gòu)成的比例運算電路組成；當測試時，向電路輸入一交流電壓信號，該交流電壓信號對比例運算電路進行激勵后，將檢測電容隨傾角的變化轉(zhuǎn)化為交流電壓信號；用嵌入式系統(tǒng)或虛擬儀器或單片機對該電壓信號進行運算和處理即可得到非磁性容器的傾角的大小。
專利摘要本實用新型涉及一種磁流變液微小傾角傳感器設計裝置。將磁流變液放在非磁性容器中，體積為非磁性容器的一半。檢測電容放置在非磁性容器上下兩端。當非磁性容器沿基準方向偏折有一個角度時，檢測電容中介質(zhì)(空氣部分和磁流變液部分)比例將發(fā)生變化，從而檢測電容將發(fā)生變化。即由檢測電容值便可得到傾角大小。由于磁流變液介電常數(shù)隨外磁場的變化而變化，通過調(diào)節(jié)磁場可以使得檢測電容與傾角之間近似呈線性關系，且可改變檢測電容大小，從而提高傳感器的靈敏度。
文檔編號G01B7/30GK202119389SQ20112014439
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權日2011年5月9日
發(fā)明者何國田, 冉迎春, 劉云杰, 宋莉, 張德勝, 戴鵬飛, 王松, 谷明信, 馬燕 申請人:重慶師范大學