[发明专利]一种柱形一阶浮力磁性液体加速度传感器

说明书

技术领域

本发明属于机械传感检测领域。

背景技术

加速度传感器销量仅次于压力传感器，在交通工具、生物医学、石油开采、军事工业等各个领域有着广泛的应用。随着科学技术的不断发展，人们对具有灵敏度高、可靠性高、分辨率高和线性度好的加速度传感器的需求量不断增加。磁性液体加速度传感器对惯性力的敏感度较高，具有结构简单、体积小、无机械损耗和寿命长等优点。然而现有磁性液体加速度传感器由于多种结构问题无法在工程实际中得到应用，具体问题如申请号CN103149384A和申请号CN103675351A所述的专利，该专利所述装置采用磁性液体的二阶浮力原理，质量块为永磁体，由于永磁体磁场过强，导致磁性液体中的颗粒容易聚集，造成流动性变差的问题，同时由于磁性液体用量少且不均匀，信号较弱。而申请号如RO 100632和US 7296469所述的专利都描述了利用磁性液体的一阶浮力原理的加速度传感器。然而RO 100632所述的专利由于在轴向无磁场梯度，因此在轴向无法定位，导致无论在地面还是太空环境下质量块所在位置是随机的，无法在静止状态下使得零点电压为零，且利用环形永磁体作为磁场源产生的磁场梯度过小，因此在地面应用时很难使质量块悬浮起来，因此质量块只能选用密度较小的非导磁性物质，如铝材，从而使得传感器对惯性力不敏感，信号太小。而US 7296469所述的专利虽然克服了RO 100632所述专利的缺点，但是其结构过于复杂，线圈无法之间通过磁性液体的体积变化产生电感值，同时，该专利的质量块悬浮在矩形空腔内，依靠底部单块磁体所产生的磁场力与重力相抵消非常容易造成质量块的不稳定悬浮，即使通过侧壁的四块磁体所产生的磁场力对质量块进行束缚，仍然不能避免质量块的偏移和不稳定悬浮，因此输出信号线性度不好。

因此急需对磁性液体传感器的结构进行重新设计和改进，使其能够在实际工程中得到应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有磁性液体传感器由于多种结构缺陷造成磁性液体流动困难、永磁体易碎裂、定心效果不好和粘性耗能效率不高等问题，使其无法在工程实际中得到应用。特提供一种柱形一阶浮力磁性液体加速度传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

该传感器包括：第一限位永磁体、壳体、上V形衔铁、磁性液体、质量块、第二限位永磁体、下V形衔铁、第一悬浮永磁体、第二悬浮永磁体、第三悬浮永磁体、第四悬浮永磁体、第二感应线圈和第一感应线圈；

将所述壳体内充入磁性液体，并将质量块装入壳体中；将壳体进行密封后，在壳体的左端面固定安装第一限位永磁体，在壳体的右端面固定安装第二限位永磁体；在壳体的四个外侧面分别固定安装第一悬浮永磁体、第二悬浮永磁体、第三悬浮永磁体和第四悬浮永磁体，安装完成后形成传感组件。

将上V形衔铁的下端面和下V形衔铁的上端面固定连接，形成一个四棱柱的内腔；将第一感应线圈装入由上V形衔铁和下V形衔铁所形成的四棱柱内腔的左端，并紧贴四棱柱内腔凸台的左端面；继将第二感应线圈装入由上V形衔铁和下V形衔铁所形成的四棱柱内腔的右端，并紧贴四棱柱内腔凸台的右端面，安装完成后形成检测组件。

将传感组件装入检测组件的四棱柱内腔中，使得上V形衔铁紧贴第一悬浮永磁体和第二悬浮永磁体所形成的V形凸台面，并固定安装，使得下V形衔铁紧贴第三悬浮永磁体和第四悬浮永磁体所形成的V形凸台面，并固定安装。