磁流體具有磁性和流體流變特性,是一種新型功能材料,在傳感領(lǐng)域多有應(yīng)用。文中分析了磁流體磁性液滴的特性,提出了利用磁性液滴代替鐵芯實現(xiàn)差動變壓器式位移傳感器的方案,設(shè)計出傳感器原理樣機(jī)以及信號調(diào)理電路,進(jìn)行了測試臺的構(gòu)建,完成了性能測試,得到了靈敏度等基本特性數(shù)據(jù),最后對誤差進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,用磁流體液滴代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵芯實現(xiàn)差動變壓器式位移測量具有死區(qū)小、長壽命以及高靈敏度等特點(diǎn)。

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圖1 磁性液體式差動變壓器位移傳感器

磁流體差動位移傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括磁性液體、雙層球殼、連接桿、密封圈、筒體、激勵線圈和感應(yīng)線圈。磁性液體采用Fe3O4磁載子,基液為潤滑油,整體密度為1.2g/mm3。雙層球殼采用PLA材料打印,密度為0.82g/mm3。磁性液體封裝在雙層球殼內(nèi),通過設(shè)計雙層球殼....

圖2 磁性液體球殼示意圖

圖1磁性液體式差動變壓器位移傳感器在筒體內(nèi)注水,球體在筒體內(nèi)懸浮在水中,一根貫通球殼的連接桿來帶動磁性液體球的移動。線圈分為兩層,外部為激勵線圈,內(nèi)部為感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈是2個對稱的次級線圈,在激勵線圈中引入勵磁信號,磁性液體球由于受到梯度磁場力的作用而向梯度最小的地方移動,即....

圖3 檢測電路原理框圖

通過該傳感器測位移時,根據(jù)得到的電壓值經(jīng)過標(biāo)定后即可得到對應(yīng)的位移z,從而進(jìn)行數(shù)值讀取[7]。測量電路如圖3所示。由于產(chǎn)生的差動電壓輸出存在極性,在正向和反向產(chǎn)生的電壓差在相位上相差180°,這里利用相敏檢波電路來測量極性。3傳感器樣機(jī)及測試

圖4 傳感器樣機(jī)

按圖1所示構(gòu)建磁性液體位移傳感器,測量相關(guān)的指標(biāo)如下:飽和磁化強(qiáng)度為400GS,密度為1.2g/mL,表面張力為2.9μN(yùn)·m,環(huán)境溫度為27℃時黏度為6mPa·s,水中溶解度可忽略,表觀為黑色液體[5]。在常溫下,將其注入到球殼后插入連接桿后密封,然后裝入充滿水的線....

本文編號：4040674