[实用新型]基于磁流变液的微小倾角传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于微小倾角传感器的应用领域，具体涉及一种基于磁流变液的微小倾角传感器。

背景技术

磁流变液在无外磁场作用时，磁流变液呈现流动性良好的液体状态；在外加磁场作用下其表观粘度可在短时间（毫秒级）内增加到两个数量级以上，从而呈现类似固体的状态。在撤掉外磁场后“固态”磁流变液可快速转换为流体状态（Wojciech Szelag. Finite element analysis of the magnetorheo- logical ?uid brake transients[J].2004, 23(3):758- 766.）。

微小倾角传感器是一种能够测量工作系统倾角的设备。通过测量倾角，可以获得工作系统相对于基准面的倾斜程度，微小倾角传感器广泛用于水平位置倾斜度测量、导轨直线度测量、平板平面度测量、角度监控等领域。现有的微小倾角传感器或者结构复杂，价格昂贵；或者结构简单，灵敏度低。

发明内容

为了能够实现灵敏度高且测量装置简单的微小倾角传感器，本实用新型提出一种磁流变液微小倾角传感器。该装置主要分为倾角测试装置、信号转换电路两部分。

倾角测试装置由非磁性容器、检测电容、磁场线圈、磁流变液组成。磁流变液放在非磁性容器中，体积为非磁性容器的一半。检测电容放置在非磁性容器上下两端，如图1所示。当非磁性容器沿基准方向偏折有一个角度时，检测电容中介质（空气部分和磁流变液部分）比例将发生变化，从而检测电容将发生变化。即由检测电容值便可得到倾角大小。磁场线圈用来为磁流变液提供磁场，由于磁流变液介电常数随外磁场的变化而变化，通过调节磁场可以使得检测电容与倾角之间近似呈线性关系，且可改变检测电容大小，从而提高传感器的灵敏度。

信号转换电路由检测电容、反馈电阻、反馈电容和运算放大器构成的比例运算电路组成。用一交流电压信号对该比例运算电路进行激励后，将检测电容随倾角的变化转化为交流电压信号。用嵌入式系统或虚拟仪器或单片机对该电压信号进行运算和处理即可得非磁性容器的倾角的大小。

本实用新型结构简单，不但可以有效地检测微小倾角的大小，而且结构简单，线性度好，灵敏度高。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种磁流变液微小倾角传感器，该传感器包括倾角测试装置、信号转换电路两部分。

所述倾角测试装置由非磁性容器、检测电容、磁场线圈、磁流变液组成。磁流变液放在非磁性容器中，体积为非磁性容器的一半。检测电容放置在非磁性容器上下两端，如图1所示。当非磁性容器沿基准方向偏折有一个角度时，检测电容中介质（空气部分和磁流变液部分）比例将发生变化，从而检测电容将发生变化。即由检测电容值便可得到倾角大小。磁场线圈用来为磁流变液提供磁场，从而提高传感器的灵敏度。

所述信号转换电路由检测电容、反馈电阻、反馈电容和运算放大器构成的比例运算电路组成。当测试时，向电路输入一交流电压信号，该交流电压信号对比例运算电路进行激励后，将检测电容随倾角的变化转化为交流电压信号。用嵌入式系统或虚拟仪器或单片机对该电压信号进行运算和处理即可得到非磁性容器的倾角的大小。

本实用新型的特点是：

（1）设计出磁流变液微小倾角传感器。

（2）检测装置结构简单、线性度好，灵敏度高。

（3）为磁流变液在传感技术中的应用提供了一种新的方法。

附图说明:

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型倾角测试装置示意图；

图中1.非磁性容器，2.检测电容，3.磁流变液，4.磁场线圈

图2是信号转换电路图；

图3是检测电容与倾角关系曲线；

具体实施方式: 

参照图1，本实用新型所涉及的倾角测试装置由非磁性容器1、检测电容2、磁流变液3、磁场线圈4组成。磁流变液3放在非磁性容器1中，体积为非磁性容器1的一半。检测电容2放置在非磁性容器上下两端，极板长度为非磁性容器1长度的一半。磁场线圈4放置在非磁性容器1外部，用来为磁流变液3提供磁场。其中非磁性容器为长方体，其长为a,宽为b,高为c.

参照图2，信号转换电路由检测电容Cx、已知电阻R1、R2、反馈电容C1、已知电容C2、C3和运算放大器构成。

参照图1，倾角测量方案为：

当非磁性容器沿基准方向偏折有一个角度时，检测电容中介质（空气部分和磁流变液部分）比例将发生变化，从而检测电容将发生变化。