一種電感檢測方式的磁性液體微壓傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性液體傳感器領(lǐng)域，適用于微壓測量。
【背景技術(shù)】
[0002]微壓傳感器技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于軍事工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。隨著科學(xué)的深入研宄，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ簜鞲衅鞯撵`敏度、線性度、可靠性和分辨率的要求也越來越高。目前磁性液體微壓傳感器在我國的研宄尚處于實驗階段，其結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，一種是U型管式，原理為:u型玻璃管內(nèi)部裝有磁性液體，兩臂纏繞線圈并通入交流電，與外部電阻連接，構(gòu)成電橋電路，有壓差作用時U型玻璃管兩臂液面產(chǎn)生高度差Δ h，從而改變線圈電感系數(shù)L，外部電橋電路失去平衡，通過外部電路測得的電壓變化來求得壓力變化，這種類型的磁性液體微壓傳感器輸出信號較弱；另一種是鐵芯式，例如專利申請?zhí)朇N104198109A，一種帶支管的磁性液體微壓傳感器，所述第一永磁體、第二永磁體、鐵芯共同構(gòu)成復(fù)合磁芯，復(fù)合磁芯在限位器所限定的范圍內(nèi)移動，進而改變電感L，從而產(chǎn)生輸出電壓信號；申請?zhí)朇N103604558A，一種磁性液體微壓差傳感器，所述漆包銅線纏繞在有機玻璃管的左右邊，加入復(fù)合磁芯后注入磁性液體與復(fù)合磁芯同名端相對應(yīng)，用于提供回復(fù)力，最后塞入膠塞，左端與壓力源相連，右端與大氣相連，兩線圈和兩等值電阻構(gòu)成電橋電路，微壓作用時，復(fù)合磁芯在管內(nèi)移動，輸出明顯電壓值；以及申請?zhí)朇N104019932A，一種截面型自感式磁性液體微壓傳感器，所述左、右永磁體，左、右鋁棒和鐵芯組成復(fù)合磁芯，微壓作用時，復(fù)合磁芯左右移動，鐵芯的圓柱面和左、右導(dǎo)磁套與有機玻璃管接觸的兩圓環(huán)面相對部分的面積改變引起電感變化而輸出電壓信號。這幾種磁性液體微壓傳感器，均是由于鐵芯的相對磁導(dǎo)率比磁性液體的高，使其導(dǎo)磁能力更好，從而使微壓差傳感器的靈敏度更高。
[0003]上述的鐵芯式磁性液體傳感器的共同點是，通過線圈電感L的變化來得到檢測電壓信號，但由于在無壓差的實際工況下，移動部件沒法精確地達到平衡位置，存在一定的誤差，從而電感線圈輸出的電壓信號存在零點殘余電壓，而影響線性度和可靠性。同時，永磁體的斥力所產(chǎn)生的回復(fù)力線性度不好，而且該斥力為非平衡力，不僅造成傳感器的輸出信號的線性度不高，而且容易導(dǎo)致鐵芯的傾覆和刮蹭殼體壁面的現(xiàn)象。因此用電感式的檢測方式的新型結(jié)構(gòu)能夠更好更精確的得到輸出信號，以滿足工程需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有磁性液體微壓傳感器由于在無壓差作用時，由于實際工況的各種影響因素，如溫度，大氣壓強等，往往無法保證移動部件處于平衡位置，從而輸出電壓信號值會有零點殘余電壓的存在，而影響輸出信號的精確度及線性度。同時，永磁體的斥力所產(chǎn)生的回復(fù)力線性度不好，而且該斥力為非平衡力，不僅造成傳感器的輸出信號的線性度不高，而且容易導(dǎo)致鐵芯的傾覆和刮蹭殼體壁面的現(xiàn)象。使其無法在工程實際需要中得到有效應(yīng)用的問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明的一種電感檢測方式的磁性液體微壓傳感器，包括壓力平衡腔、第一感應(yīng)線圈、第一永磁體、鐵芯、第二永磁體、第二感應(yīng)線圈、殼體、磁性液體、壓力調(diào)節(jié)閥。
[0007]所述鐵芯為一圓柱體，所述第一永磁體為具有一定厚度的圓柱狀且安裝在鐵芯的左端面，所述第二永磁體為具有一定厚度的圓柱狀且安裝在鐵芯的右端面；所述磁性液體注射在第一永磁體和第二永磁體上，磁性液體的作用是將永磁體和鐵芯連接的組件懸浮從而形成移動部件，減小其運動時的摩擦力，同時依靠磁性液體實現(xiàn)移動組件兩端氣體的密封，從而保證了傳感器的正常工作。
[0008]所述第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈分別是由高強度漆包銅線均勻、對稱、等匝數(shù)的纏繞在殼體的左邊和右邊，通過與外部電路構(gòu)成電橋電路，形成檢測組件。所述第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈之間的間距大于等于鐵芯長度的1/10，且兩感應(yīng)線圈是等匝數(shù)和對稱分布在殼體兩端。從而有效的避免了互感現(xiàn)象，增加了傳感器的線性度，同時降低了零點殘余電壓。
[0009]所述殼體為空心圓筒結(jié)構(gòu)，且為非導(dǎo)磁性材料，殼體中部加工有一個階梯式法蘭面，其左側(cè)小臺階的直徑大于第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈的外徑，使得殼體能夠裝入壓力平衡腔內(nèi)。
[0010]所述壓力調(diào)節(jié)閥選用非導(dǎo)磁性材料，所述壓力平衡腔也為非導(dǎo)磁性材料，其壁厚與殼體厚度相等，壓力平衡腔左端安裝有壓力調(diào)節(jié)閥，右端面中部加工有通孔，孔的直徑與殼體小臺階的直徑相等，將殼體組件裝入壓力平衡腔的右端面通孔中，使得殼體的中部法蘭面與壓力平衡腔的右端面固定連接，接觸面安裝有密封圈進行密封。由于壓力調(diào)節(jié)閥的作用，可以防止殼體組件安裝時，壓力平衡腔內(nèi)的壓力升高，從而造成保持架偏移零點位置。通過壓力平衡腔內(nèi)氣體的壓縮和膨脹所提供的回復(fù)力可以均勻作用在移動部件上，且線性度極好，極大的提高了傳感器的線性度。同時，通過改變壓力平衡腔內(nèi)的體積，從而可以調(diào)節(jié)傳感器的測量量程與靈敏度。
[0011]所述第一永磁體和第二永磁體形狀大小均相同，且均為圓柱形，第一永磁體和第二永磁體與殼體的內(nèi)徑之比為0.7?0.95。該比值確保了磁性液體具有較高耐壓能力的同時還可以將移動部件懸浮在殼體中，其中優(yōu)選比值為0.8。
[0012]鐵芯為圓柱形的導(dǎo)磁性能良好的材料，其直徑與第一永磁體和第二永磁體的直徑之比為0.5?0.9。該比值防止了鐵芯直徑過大從而與殼體壁面的刮蹭，同時還可以避免鐵芯直徑過小從而使得信號強度降低。
[0013]當殼體右側(cè)通孔沒有加壓力P1，即移動部件右側(cè)與左側(cè)不存在壓差時，移動部件位的中心與殼體的中心重合(第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈的中心)，此時第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈的電感值相等，輸出電壓值為零。但由于實際工況的各種影響因素，例如溫度、壓強等，都會導(dǎo)致移動部件中心點無法與殼體中心點重合，從而無法保證在大氣環(huán)境下第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈的電感值相等，進而無法使輸出零點電壓為零。所以，通過在殼體的左端安裝壓力平衡腔和壓力調(diào)節(jié)閥。當在大氣環(huán)境下時，若存在零點電壓，即移動部件未處于中心平衡位置時，通過打開壓力調(diào)節(jié)閥，在壓力平衡腔內(nèi)充入或抽出一定的氣體，使移動部件的初始狀態(tài)處于殼體的中心平衡位置，然后關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥，之后再進行加壓并檢測輸出電壓信號。當殼體右側(cè)存在外加壓力Pl時，壓差使得移動部件向右(左)移動，則使得第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈的電感值不相等，從而可以通過外接電橋電路輸出相應(yīng)的電壓信號。在100Pa以下的壓力范圍內(nèi)，壓力差的大小和輸出的電壓值成線性關(guān)系，且線性度小于1%。
[0014]本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果如下:(I)吸附在第一永磁體和第二永磁體上的磁性液體可以更加穩(wěn)定的密封各個壓力腔；(2)通過壓力調(diào)節(jié)閥和壓力平衡腔，來調(diào)節(jié)移動部件在實際工況下的零點位置，使其初始輸出電壓為