[发明专利]一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器

说明书

本发明公开了一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，包括：磁性液体团、压力传导膜、不导磁管、感应线圈、磁场装置、磁性液体回收装置和测量装置；其中，压力传导膜穿设在不导磁管中，压力传导膜一端设有流体入口管，另一端设有流体出口管；压力传导膜与不导磁管的端部粘接，磁性液体团填充在压力传导膜与不导磁管的内侧壁之间；感应线圈绕设在不导磁管外并与测量装置电连接；磁场装置布置在不导磁管外并与测量装置电连接，用于通过调整磁场强度控制磁性液体团的位置和形状。本发明测量精度和灵敏度高，量程可调、过载安全保护、设备简单高效，绿色环保，体积小，寿命长，高低温测量范围广，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及磁性液体微流量传感器技术领域，特别涉及一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器。

背景技术

磁性液体内腔可调式微流量传感器在我国的研究尚处于理论研究阶段，属于将新型纳米磁性材料——磁性液体应用于微流量传感器领域的新技术开发问题。这种新技术可以广泛应用于航天、机械、生物医学等领域，例如，管道微泄漏、医学微量给药和给药速度调控等。

但现有的液柱式磁性液体流量传感器还处于实验阶段，其主要有以下缺陷：主要对大流量进行测量，而对小微流量测量不敏感，在进行小微流量测量时测量精度低、灵敏度低；U形管装置在被测量流体压力过高，即超量程时，会使磁性液体柱一侧的高度过度增大，甚至使磁性液体从U形管的一端溢出，这会造成磁性液体的浪费和对周围环境造成污染，同时引起传感器后续测量数据的失真；U形管的长度确定后，对应传感器的测量范围就固定不可调；液柱式磁性液体流量传感器采用U形管设计，这就需要将U形管高度设计得很长，才能保证磁性液体不溢出，这不利于设备的小型化，尤其在生物医学等领域应用受限；液柱式磁芯需要注入大量的磁性液体才能形成，使管腔横截面要充满磁性液体，这也使传感器的成本增高。

发明内容

本发明提供了一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，以解决现有磁性液体流量传感器测量精度和灵敏度低、适应性差、量程不可调、无过载保护、体积大、成本高等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，其包括：磁性液体团、压力传导膜、不导磁管、感应线圈、磁场装置和测量装置；其中，

所述压力传导膜和所述不导磁管均为空心管状结构，所述压力传导膜穿设在所述不导磁管中，且所述压力传导膜与所述不导磁管的端部粘接，以在所述压力传导膜与所述不导磁管的内侧壁之间形成空腔，所述磁性液体团填充在所述空腔内；所述感应线圈绕设在所述不导磁管的外侧壁上，并与所述测量装置电连接，所述磁场装置布置在所述不导磁管外，并与所述测量装置电连接；

所述压力传导膜一端设有供被测流体流入的流体入口管，另一端设有供被测流体流出的流体出口管；所述感应线圈用于感应所述磁性液体团的形状和位置变化；所述测量装置用于根据所述感应线圈输出的电流信号测量被测流体流量，并将测量结果反馈给所述磁场装置；所述磁场装置用于根据所述测量装置的测量结果调整所述不导磁管外的磁场，以控制所述磁性液体团的位置和形状。

其中，所述压力传导膜和所述不导磁管均为横截面为O形的环形管状结构。

其中，所述磁性液体团包括纳米级磁性颗粒、表面活性剂和基载液。

其中，所述压力传导膜由不导磁材料制成，用于将被测流体的压力传导给所述磁性液体团，同时与所述磁场装置配合，以控制所述磁性液体团的形状和位置；所述压力传导膜的内径通过所述磁场装置调整磁性液体团的形状来控制，进而实现传感器的量程可调。

其中，所述测量装置包括信号采集及放大系统和测量及反馈电路；其中，

所述感应线圈的输出端与所述信号采集及放大系统的输入端电连接，所述信号采集及放大系统的输出端与所述测量及反馈电路的输入端电连接，所述测量及反馈电路的输出端与所述磁场装置的输入端电连接；