[发明专利]一种基于超磁致伸缩逆效应压力传感器

说明书

本发明公开一种基于超磁致伸缩逆效应压力传感器，属于传感器领域。其结构特征为：整体结构为轴对称式圆柱结构，壳体内部安装有外套，其内部相邻设置有隔磁圆筒与隔磁端盖，隔磁圆筒中心处开有通孔，隔磁圆筒内部右侧设置为上导磁体，隔磁端盖左侧设置为下导磁体；线圈骨架用来绕制偏置线圈，线圈骨架内部安装有超磁致伸缩棒，超磁置伸缩棒右侧安装有导磁垫片，导磁垫片右侧安装有隔磁钢环，其内部粘贴并固定霍尔传感器；超磁致伸缩棒左侧安装导磁块，顶杆分别穿过通孔、预紧弹簧和预紧螺栓，其之间留有微量的间隙，导磁块、上导磁体、圆筒磁轭与下导磁体形成闭合的磁路；预紧螺栓与端盖之间通过螺纹连接固定，端盖与壳体通过内槽螺钉连接固定，其起到保护内部的结构。本发明结构紧凑，牢固可靠。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种基于超磁致伸缩逆效应压力传感器。

背景技术

压力传感器在工业上有着广泛的应用，目前比较典型的压力传感器有：压电式压力传感器、电容式压力传感器、电阻应变式压力传感器。压电式压力传感器是基于压电材料的压电效应制作的传感器，由于压电式压力传感器的输出为微弱的电荷量，所以必须外加电压放大器，且电压和外接的电缆种类和长度有关，所以实际使用不方便。电容式压力传感器是一种非接触式的传感器，由于电容式压力传感器的电容量的变化是很微小的，因此需要外加复杂的信号放大电路，所以测试系统较为复杂。电阻应变式压力传感器是一种将应变片粘贴在被测试试件上或者具有弹性的传感器上，因此，粘合剂的物理性能将直接影响应变计的特性，容易产生测量误差。

超磁致伸缩材料凭借其诸多特点而被誉为21世纪高科技战略资源材料，它能量转化率高并且可以实现电磁和机械能之间的可逆转化，同时又具有超快的响应速度，输出力大，带载能力强等特点，它是继永磁、磁光、高温超导等材料之后又一个新兴的功能材料，利用超磁磁致伸缩逆效应制备传感器是近年出现的研究热点。磁通密度变化是磁致伸缩材料逆效应的一个特点，河北工业大学樊长在等人根据超磁致伸缩棒磁通密度变化的特点研制了磁致伸缩力传感器，并用特斯拉计测量受力后磁通密度的变化，效果较好，但由于漏磁严重，误差较大。目前测量磁通密度的方法较多，主要有：超导测磁法、磁通门磁力计法、光泵测磁法。这些测磁方法要么价格较高，要么实际中实施起来较为复杂。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种基于超磁致伸缩逆效应压力传感器，此压力传感器结构简单，寿命长，带载能力强，维护方便，响应速度快，适应恶劣工作环境。同时施加了闭合磁路装置与防止漏磁装置，实现传感器信号测试准确。由霍尔传感器检测超磁致伸缩Terfenol-D在受到压力变化时磁通密度的变化，并把该变化转换成电压信号的输出，实现静态力与静态位移的测量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于超磁致伸缩逆效应压力传感器，包括端盖、壳体、外套、隔磁圆筒、接线端子和隔磁端盖，所述壳体内部安装有外套，且壳体一侧处开有输电孔，所述输电孔用于连接接线端子，外套内部且相邻处分别设置有隔磁圆筒和隔磁端盖，隔磁圆筒中心处开有通孔，且隔磁圆筒内部安装有上导磁体，隔磁端盖左侧安装有下导磁体，上导磁体与下导磁体之间由外到里分别设置有圆筒磁轭、偏置线圈、线圈骨架与超磁致伸缩棒，线圈骨架用来绕制偏置线圈，且线圈骨架内部安装有超磁致伸缩棒，超磁置伸缩棒右侧安装有导磁垫片，导磁垫片右侧安装有隔磁钢环，隔磁钢环内部粘贴并固定霍尔传感器，且超磁致伸缩棒左侧安装导磁块，导磁块用于连接顶杆，顶杆分别穿过通孔、预紧弹簧和预紧螺栓，其之间留有微量的间隙，预紧螺栓与端盖之间通过螺纹连接固定，端盖与壳体通过内槽螺钉连接固定，导磁块、上导磁体、圆筒磁轭、下导磁体形成闭合的磁路，隔磁圆筒、隔磁端盖、顶杆封装成一个闭合的隔磁回路。

优选的，所述端盖一端用四个内槽螺钉连接与壳体，且端盖中心处开有输出孔，所述端盖输出孔和预紧螺栓的外径用螺纹连接。