磁性液體水平傳感器的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磁性液體水平傳感器是一個(gè)嶄新的研究方向,它是利用磁性液體既具有液體的流動(dòng)性,又具有可以被外磁場(chǎng)磁化而擁有磁性的特點(diǎn),將磁性液體作為敏感元件,通過磁性液體隨被測(cè)物體的姿態(tài)相對(duì)于水平面的小角度傾斜而發(fā)生流動(dòng),使感應(yīng)線圈自感發(fā)生變化,將非電量水平傾角轉(zhuǎn)換為可測(cè)輸出量電壓差的裝置。磁性液體本身的磁學(xué)性質(zhì)直接影響磁性液體水平傳感器的應(yīng)用特性,而對(duì)磁性液體水平傳感器工作原理的研究是進(jìn)行磁性液體的選擇與制備、傳感器參數(shù)設(shè)計(jì)與確定以及傳感器輸出信號(hào)和靈

2、敏度等特性研究的理論依據(jù)和現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。
　　 本文在分析與磁性液體水平傳感器應(yīng)用相關(guān)的磁性液體性能的基礎(chǔ)上,選擇和制備了適用于磁性液體水平傳感器的磁性液體;從理論上研究磁性液體水平傳感器的工作原理,建立了磁性液體水平傳感器的數(shù)學(xué)模型,揭示了影響磁性液體水平傳感器輸出信號(hào)與靈敏度的因素及規(guī)律;并在此基礎(chǔ)上,對(duì)磁性液體水平傳感器的工作狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等做了進(jìn)一步探討,提供了磁性液體水平傳感器參數(shù)設(shè)計(jì)選擇

3、和確定的方法及依據(jù)。
　　 通過對(duì)磁性液體水平傳感器工作原理的研究,推導(dǎo)出磁性液體水平傳感器輸出電壓信號(hào)與水平傾角的線性關(guān)系式,提出了磁性液體水平傳感器靈敏度的表達(dá)式;選擇、制備了三種具有不同磁化性能指標(biāo)的煤油基磁性液體;設(shè)計(jì)了磁性液體水平傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦M(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;分析了磁性液體的磁化性能,模型結(jié)構(gòu)參數(shù),以及輸入電壓、頻率等實(shí)驗(yàn)信號(hào)參數(shù)對(duì)磁性液體水平傳感器輸出電壓和靈敏度的影響規(guī)律。當(dāng)磁性液體水平傳感器模型容器內(nèi)注入一半體積

4、的磁性液體時(shí),輸出電壓信號(hào)最大,即可測(cè)一維水平傾角最大。磁性液體水平傳感器的最大量程,由容器內(nèi)徑與容器內(nèi)壁總長(zhǎng)之比,即磁性液體水平傳感器最大傾角的正切值決定。根據(jù)可測(cè)最大水平傾角,確定盛裝磁性液體的圓柱形容器的結(jié)構(gòu)尺寸;根據(jù)靈敏度大小的要求,選擇激勵(lì)線圈與感應(yīng)線圈的纏繞、布置方式、匝數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù);結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后,磁性液體水平傳感器的靈敏度正比于磁性液體的磁化系數(shù)、激勵(lì)信號(hào)的輸入電壓有效值、激勵(lì)信號(hào)的輸入頻率,而與被測(cè)傾角大小無(wú)關(guān)。