一種大量程磁性液體微壓差傳感器的制造方法
【專利摘要】一種大量程磁性液體微壓差傳感器，適用于微壓測量領域。該裝置包括：左環(huán)形磁鐵(1-1)、右環(huán)形磁鐵(1-2)、左線圈(2-1)、右線圈(2-2)、磁性液體密封環(huán)(3)、第一永久磁鐵(4-1)、第二永久磁鐵(4-2)，鐵芯(5)、有機玻璃管(6)。銅線均勻、對稱纏繞在有機玻璃管上，將吸附有四個磁性液體密封環(huán)的復合磁芯放入有機玻璃管中，然后將左環(huán)形磁鐵和右環(huán)形磁鐵分別套在有機玻璃管的左側和右側。微壓作用時，復合磁芯在管內左右移動，由于鐵芯的磁導率遠大于空氣，而且磁性液體構成了四級密封環(huán)，因此，該磁性液體微壓差傳感器輸出信號明顯，耐壓能力加強，量程范圍更大。
【專利說明】一種大量程磁性液體微壓差傳感器
【技術領域】
[0001]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量領域。
【背景技術】
[0002]目前磁性液體微壓差傳感器在我國的研究尚處于實驗階段，原理如下:U型有機玻璃管內部裝有磁性液體，兩臂纏繞線圈并通入交流電，與外部電路電阻構成電橋電路，有壓差作用時U型有機玻璃管兩臂液面產生高度差Ah，進而線圈電感L發(fā)生變化，電橋平衡被破壞，通過外部電路測得的電壓變化進而求得壓差變化。
[0003]該種磁性液體微壓差傳感器測量范圍大約在OPa?lOOOPa，測量范圍過小，不能滿足大部分微壓測量的需要。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題:在微壓測量領域，磁性液體微壓差傳感器量程過小的問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題的技術方案:
[0006]一種大量程磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括:左環(huán)形磁鐵、右環(huán)形磁鐵、左線圈、右線圈、磁性液體密封環(huán)、第一永久磁鐵、第二永久磁鐵，鐵芯、有機玻璃管。
[0007]首先將高強度漆包銅線均勻、等匝數、對稱地纏繞在有機玻璃管的左邊和右邊，構成左線圈和右線圈，兩線圈間距約為5mm ;然后將第一永久磁鐵和第二永久磁鐵吸附在鐵芯的兩端，保證兩永久磁鐵異名端相對，兩永久磁鐵和鐵芯共同構成復合磁芯，鐵芯的直徑小于永久磁鐵，使得在永久磁鐵和鐵芯的連接處形成階梯狀；將磁性液體注在第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的端部，構成四個密封環(huán)；將吸附有磁性液體的復合磁芯放入到有機玻璃管中；磁性液體的作用是將復合磁芯懸浮，減小復合磁芯運動時的摩擦力，同時依靠磁性液體與有機玻璃管壁面間的擠壓作用在磁場梯度的作用下實現復合磁芯左右兩端的四級密封；之后將左環(huán)形磁鐵和右環(huán)形磁鐵套在有機玻璃管上左線圈的左端和右線圈的右端，應保證環(huán)形磁鐵與復合磁芯上永久磁鐵的同名端相對，作用是提供回復力，保證磁芯在沒有壓差作用時處于平衡位置。
[0008]當有機玻璃管兩側不存在壓差時，在左、右環(huán)形磁鐵的作用下，吸附有磁性液體的復合磁芯位于關于線圈間隙對稱的平衡位置，左右線圈的電感相等，外部電橋電路輸出電壓為零；當左側壓力源P增大時，復合磁芯向右側移動，使得右線圈中鐵芯的長度大于左線圈，由于復合磁芯中鐵芯的相對磁導率約為2400，遠遠大于空氣的相對磁導率1，因此右線圈電感明顯增大，外部電橋電路輸出明顯的電壓信號；同理當P減小時，復合磁芯向左側移動，外部電橋電路輸出符號相反的電壓信號。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010]該種磁性液體微壓差傳感器體積小，成本低，同時四級密封環(huán)提高了磁性液體微壓差傳感器的耐壓性能，使得磁性液體微壓差傳感器的量程更大?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1 一種大量程磁性液體微壓差傳感器。
[0012]圖中:左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2、左線圈2-1、右線圈2-2、磁性液體密封環(huán)
3、第一永久磁鐵4-1、第二永久磁鐵4-2,鐵芯5、有機玻璃管6。
【具體實施方式】
[0013]以附圖為【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
[0014]一種大量程磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括:左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2、左線圈2-1、右線圈2-2、磁性液體密封環(huán)3、第一永久磁鐵4-1、第二永久磁鐵4-2，鐵芯
5、有機玻璃管6。
[0015]高強度漆包銅線均勻、等匝數、對稱地纏繞在有機玻璃管的左邊和右邊，構成左線圈2_1和右線圈2_2，兩線圈間距約為5mm ;然后將第一永久磁鐵4_1和第二永久磁鐵4_2吸附在鐵芯5的兩端，保證兩永久磁鐵4-1和4-2異名端相對，兩永久磁鐵和鐵芯5共同構成復合磁芯，鐵芯的直徑小于永久磁鐵，使得第一永久磁鐵4-1和第二永久磁鐵4-2在與鐵芯5的連接處形成階梯狀；將磁性液體3注在第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的端部，構成四個密封環(huán)；將吸附有磁性液體的復合磁芯放入到有機玻璃管6中；最后將左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2分別套在有機玻璃管6的左側和右側，如圖1所示。
[0016]所述的左環(huán)形磁鐵1-1和右環(huán)形磁鐵1-2為圓環(huán)形，材料為釹鐵硼，二者結構、材料和屬性完全相同。
[0017]高強度漆包銅線圈2-1和2-2的材料選用銅線，因為銅線的電阻率P。較小，產生的熱損耗少。
[0018]磁性液體密封環(huán)3選用煤油基Fe3O4磁性液體，因為此磁性液體性能穩(wěn)定，飽和磁化強度高，能夠滿足應用需要。
[0019]第一永久磁鐵4-1和第二永久磁鐵4-2為圓柱形，材料為釹鐵硼，，二者結構、材料和屬性完全相同。
[0020]鐵芯5選用lCrl3材料，相對磁導率約為2400，輸出信號明顯。
[0021]有機玻璃管6選用有機玻璃材質，因為有機玻璃具備熱膨脹系數小、價格便宜、防潮性好等特點，滿足應用需求。
[0022]使用實例:
[0023]常溫下左環(huán)形磁鐵1-1、右環(huán)形磁鐵1-2選用釹鐵硼材料，尺寸規(guī)格為外徑Φ15πιπι，內徑Φ9πιπι，厚度2.5mm，距離線圈20mm ;高強度漆包銅線圈2-1和2-2直徑0.1mm,匝數均為714匝，線圈長度50mm，所通電壓10V，頻率900Hz ;磁性液體密封環(huán)3為煤油基Fe3O4磁性液體，粘度為2.45Pa.s，飽和磁化強度為23.4emu/g ;第一永久磁鐵4_1和第二永久磁鐵4-2選用釹鐵硼材料，尺寸規(guī)格為0;鐵芯5選用lCrl3，長度46mm，直徑3mm ;有機玻璃管6長度180mm,內徑5.1mm。
[0024]實驗測得:具有四級密封環(huán)的磁性液體微壓差傳感器的的量程擴展到了 OPa?3000Pa，且在此測量區(qū)間具有很好的線性度，使得磁性液體微壓差傳感器的適用范圍更廣。
【權利要求】
1.一種大量程磁性液體微壓差傳感器，該裝置包括:左環(huán)形磁鐵(1-1)、右環(huán)形磁鐵(1-2)、左線圈(2-1)、右線圈(2-2)、磁性液體密封環(huán)(3)、第一永久磁鐵(4-1)、第二永久磁鐵(4-2)，鐵芯(5)、有機玻璃管(6)； 高強度漆包銅線均勻、等匝數、對稱地纏繞在有機玻璃管的左邊和右邊，構成左線圈(2-1)和右線圈(2_2),兩線圈間距約為5mm ; 將第一永久磁鐵(4-1)和第二永久磁鐵(4-2)吸附在鐵芯(5)的兩端，保證兩永久磁鐵(4-1)和(4-2)異名端相對,兩永久磁鐵和鐵芯5共同構成復合磁芯； 將磁性液體(3)注在第一永久磁鐵和第二永久磁鐵的端部； 將吸附有磁性液體的復合磁芯放入到有機玻璃管(6)中；最后將左環(huán)形磁鐵(1-1)、右環(huán)形磁鐵(1-2)分別套在有機玻璃管(6)的左側和右側； 其特征是: 復合磁芯中鐵芯的直徑小于 永久磁鐵，使得第一永久磁鐵(4-1)和第二永久磁鐵(4-2)在與鐵芯(5)的連接處形成階梯狀，磁性液體在第一永久磁鐵(4-1)和第二永久磁鐵(4-2)的端部形成四個磁性液體密封環(huán)，構成磁性液體四級密封。
【文檔編號】G01L13/06GK104006915SQ201410232908
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】李德才, 謝君 申請人:北京交通大學