专利名称：微压差传感试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微压差传感试验装置，尤其是基于磁性液体的微压差传感试验装置。
背景技术：
随着现代传感技术的不断发展，微压差传感器在微流量测量、泄露测试、密封性检测等高精度测量场合的应用越来越广泛。目前，微压差传感器主要是压阻式和电容式两种，基于微米级应变膜厚度的精确控制问题，以及制造难度大，均匀性差，成本又高的现状，开发一种低成本、高精度、性能优异的微压差传感试验装置具有良好的应用前景。近些年，国内外研究人员开始对磁性液体进行研究，并将其广泛应用于磁性液体密封、磁性液体阻尼器、磁性液体传感器等领域。而此新型功能材料磁性液体的引入，为微压差传感装置的研发提供了新的机遇，凭借此材料的独有特性，可以制作出具有高线性度、高灵敏度、结构简单、·成本低和寿命长等优点的磁性液体微压差传感装置。从目前可检索的国内外文献资料中发现，国内实用性的磁性液体微压差传感装置还没有研制成功，并且现有的研究都不具有精确的压强给定装置，因此研制一款带有精确压强给定装置的磁性液体微压差传感试验装置具有重要意义。
实用新型内容为了实现微压差的精密测量，本实用新型提供了一种微压差传感试验装置，采用的是螺线管式差动变压器的工作原理，其核心部分是可变互感，利用磁性液体能产生感应磁场的性质，通过磁性液体流动时线圈互感的变化实现微压差的测量。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是微压差传感试验装置由精确压强给定装置和微压差测量装置两部分组成，主要包括气压表，密封圈，气缸，活塞，法兰，锯齿螺母，旋柄，锯齿螺杆，气管，密封塞，激励电源，U形管，磁性液体，激励线圈，感应线圈，电压表。精确压强给定装置由气压表，气缸，活塞，密封圈，法兰，锯齿螺母，旋柄，锯齿螺杆，气管连接组成。其特征在于，所述气压表设在气缸底部，用于初测气压值。所述气缸上部设有锯齿螺母，锯齿螺母装有锯齿螺杆，以实现锯齿螺母和锯齿螺杆的传动自锁。所述锯齿螺杆一端安装旋柄，可使螺杆做旋转运动；另一端通过法兰固定在活塞上，使得螺杆转动时能够带动活塞在气缸内上下运动。所述活塞上设有密封圈，防止活塞进给时的气体泄漏。所述气管一端连接气缸底部，另一端经过密封塞通入U形管，实现气缸气压向U形管的传递。微压差测量装置主要由U形管和测量电路组成，包括密封塞，U形管，磁性液体，激励线圈，感应线圈，激励电源，电压表。所述U形管中有一定量的磁性液体，磁性液体具有超顺磁性，将其作为磁芯。所述密封塞安装于U形管，可使得U形管一端气压和气缸内气压相等。所述U形管两端均匀密绕两个长度相等的同轴线圈，两个内部线圈的匝数均为NI，两个外部线圈的匝数均为N2，将两端的内部线圈串联作为激励线圈，两端的外部线圈反向串联作为感应线圈。所述测量电路由激励电路和感应电路组成。所述激励电路由激励电源和激励线圈连接组成，所述激励电源与两个激励线圈连接，使得所述激励线圈产生激励磁场，利用U形管中磁性液体的超顺磁性，可以使得磁性液体传导的磁场更加稳定。所述感应电路由感应线圈和电压表连接组成,所述感应线圈从磁性液体传导的磁场中感应出电场,所述电压表与两个感应线圈连接，用于测量感应线圈两端电压差，从而计算出输入的气压值。本实用新型微压差传感试验装置采用螺线管式差动变压器的工作原理，其核心部分是可变互感，利用磁流体兼具磁性和流动性的特点实现微压差的测量，基于磁性液体的高灵敏度和高线性度，微压差传感试验装置结构简单，可精确测量± IOOOpa范围内的微小压差。
以下结合附图
对本实用新型作进一步说明图I为本实用新型微压差传感试验装置的整体结构示意图。 图2为本实用新型微压差传感试验装置的等效电路示意图。本图中I.气压表，2.密封圈，3.气缸，4.活塞，5.法兰，6.锯齿螺母，7.旋柄，8.锯齿螺杆，9.气管，10.密封塞，11.激励电源，12. U形管，13.磁性液体，14.激励线圈，15.感应线圈，16.电压表，Ul为激励电压，U2为感应电压差，Rl、R2均为线圈的有效电阻。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型微压差传感试验装置，主要包括气压表1，密封圈2，气缸3，活塞4，法兰5，锯齿螺母6，旋柄7，锯齿螺杆8，气管9，密封塞10，激励电源11，U形管12，磁性液体13,激励线圈14,感应线圈15,电压表16。所述气压表I设在气缸3底部；所述气缸3上部设有锯齿螺母6 ;所述锯齿螺母6装有锯齿螺杆8 ;所述锯齿螺杆8 一端安装旋柄7，另一端通过法兰5固定在活塞4上；所述活塞上设有密封圈10 ;所述气管9 一端连接气缸3底部，另一端连接密封塞10 ;所述密封塞10安装于U形管12 ;所述U形管12中有一定的磁性液体13 ;所述U形管设有密封塞10 ;所述U形管12两端均匀密绕两个长度相等的同轴线圈，将两端的内部线圈串联作为激励线圈14，两端的外部线圈反向串联作为感应线圈15 ;所述激励电源11与两个激励线圈14连接；所述电压表16与两个感应线圈15连接。工作时，首先慢慢转动旋柄7，锯齿螺杆8旋转下移，推动法兰5和活塞4下移，在密封圈2和活塞4的作用下，气缸3内气压升高，使得气体被压缩经气管9进入U形管12，当U形管12中的磁性液体13形成一定高度差后，停止转动旋柄7，此时，锯齿螺母6和锯齿螺杆8形成自锁,活塞4和密封圈2静止,气缸3内气压保持恒定。由于密封塞10的密封作用，U形管12内充入的气压保持恒定且等于气缸3内的气压，即气压表I所估测量的气压值。接着，打开激励电源11，使得激励线圈14在磁性液体13中产生感应磁场，同时感应线圈15在磁性液体13的磁场中感应出电场，电压表16测量出感应线圈15在感应电路中产生的电压值。如图2所示，本实用新型微压差传感试验装置的等效电路示意图，当U形管12中的磁性液体13产生高度差后，激励电压Ul输入激励电路，激励线圈14通电，产生激励磁场。此时，U形管12中已经形成高度差的磁性液体13传导激励线圈14产生的磁场。此时，感应线圈15从磁性液体13传导的磁场中感应出电场，通过测量感应电路里的感应电压差U2来分析计算精确压强给定装置产生的气压值，与气压表 I所测的气压值进行比较，所测量的误差可精确至±1000pa。
权利要求1.一种微压差传感试验装置，其特征在于，主要包括压力表(1)，密封圈(2)，气缸(3)，活塞(4)，法兰(5)，锯齿螺母(6)，旋柄(7)，锯齿螺杆(8)，气管(9)，密封塞(10)，激励电源(11)，U形管(12)，磁性液体(13)，激励线圈(14)，感应线圈(15)，电压表(16)。
2.根据权利要求I所述的一种微压差传感试验装置，其特征是所述气缸(3)缸体上部设有锯齿螺母出)，锯齿螺母(6)装有锯齿螺杆(8)，可实现锯齿螺母(6)和锯齿螺杆(8)的传动自锁。
3.根据权利要求I所述的一种微压差传感试验装置，其特征是所述U形管(12)中有一定量的磁性液体(13)，磁性液体(13)具有超顺磁性，将其作为磁芯。
4.根据权利要求I所述的一种微压差传感试验装置，其特征是所述U形管(12)两端均匀密绕两个长度相等的同轴线圈，两个内部线圈的匝数均为NI，两个外部线圈的匝数均为N2，将两端的内部线圈串联作为激励线圈(14)，两端的外部线圈反向串联作为感应线圈(15);所述激励线圈(14)在激励电源(11)的作用下产生激励磁场，所述感应线圈(15)用于感应出U形管(12)里磁性液体(13)产生的磁场中的电场。
5.根据权利要求I所述的一种微压差传感试验装置，其特征是所述电压表(16)与两个感应线圈(15)连接，用于测量感应线圈(15)两端的电压差，从而计算出输入的压力值。
专利摘要一种微压差传感试验装置，主要包括气压表，密封圈，气缸，活塞，法兰，锯齿螺母，旋柄，锯齿螺杆，气管，密封塞，激励电源，U形管，磁性液体，激励线圈，感应线圈，电压表。本装置采用螺线管式差动变压器的工作原理，其核心部分是可变互感，利用磁流体兼具磁性和流动性的特点实现微差压的测量，通过其流动时线圈互感的变化实现微压差的测量。基于磁性液体的高灵敏度和高线性度，本微差微压差传感试验装置能够精确测量±1000Pa范围内的微小压差。
文档编号G01L13/06GK202676356SQ201220171328
公开日2013年1月16日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者杨露, 孙明礼, 袁李涛, 张广, 金胜飞, 胡勤惠, 陈琦 申请人:浙江师范大学