基于磁流变材料的压力传感器制造技术

本发明专利技术公开一种基于磁流变材料的压力传感器，包括外壳，外壳与一底座固定连接，一磁流变弹性体设于底座的凹腔内，磁流变弹性体的上、下端面分别粘接上电极片、下电极片，底座凹腔的腔底与下电极片之间粘接固定有一绝缘薄膜，上电极片、下电极片分别通过导线与位于外壳外的信号调理模块相连；一压头设于外壳腔内，压头的上端从外壳上端设置的过孔伸出，且与过孔间隙配合，压头的下端间隙配合在底座的凹腔中，与上电极片接触，所述压头上套设有用于支撑压头的支撑弹簧，所述支撑弹簧的下端抵在底座的凹腔上端面，支撑弹簧的上端抵在压头上设有的定位凸台的下端面。本发明专利技术反应迅速，可实现对动态及静态力值的测量，易于维护，且稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于磁流变材料的压力传感器，包括外壳，外壳与一底座固定连接，一磁流变弹性体设于底座的凹腔内，磁流变弹性体的上、下端面分别粘接上电极片、下电极片，底座凹腔的腔底与下电极片之间粘接固定有一绝缘薄膜，上电极片、下电极片分别通过导线与位于外壳外的信号调理模块相连；一压头设于外壳腔内，压头的上端从外壳上端设置的过孔伸出，且与过孔间隙配合，压头的下端间隙配合在底座的凹腔中，与上电极片接触，所述压头上套设有用于支撑压头的支撑弹簧，所述支撑弹簧的下端抵在底座的凹腔上端面，支撑弹簧的上端抵在压头上设有的定位凸台的下端面。本专利技术反应迅速，可实现对动态及静态力值的测量，易于维护，且稳定性好。【专利说明】基于磁流变材料的压力传感器
本专利技术涉及一种测量用的感应装置，具体涉及基于磁流变材料的压力传感器，属于磁流变材料及应用
。
技术介绍
现有的压力传感器种类繁多，分为压阻式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器、压电式压力传感器。压阻式压力传感器是利用半导体材料压阻效应制成，它的基片是由半导体材料制成，在外力作用下，基片产生形变，阻值发生变化，电桥失去平衡，从而输出电压信号。但现有的压阻式压力传感器易受温度影响，不稳定，重复性较差，不能实现对静态力值的测量，对半导体的加工工艺要求复杂，不便于维修，且制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于磁流变材料的压力传感器，该压力传感器反应迅速，可实现对动态及静态力值的测量，且该压力传感器的结构简单，易于维护，稳定性好。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现: 一种基于磁流变材料的压力传感器，包括外壳，其特征在于:所述外壳与一底座固定连接，所述底座的上端面设有用于安装磁流变弹性体的凹腔，一磁流变弹性体设于底座的凹腔内，所述磁流变弹性体的上、下端面分别粘接上电极片、下电极片，所述底座凹腔的腔底粘接固定一绝缘薄膜，所述磁流变弹性体下端粘接的下电极片与绝缘薄膜粘接固定，所述上电极片、下电极片分别通过导线与位于外壳外的信号调理模块相连；一压头设于外壳腔内，压头的上端从外壳上端设置的过孔伸出，且与过孔间隙配合，压头的下端间隙配合在底座的凹腔中，与上电极片接触，所述压头上套设有用于支撑压头的支撑弹簧，所述支撑弹簧的下端抵在底座的上端面，支撑弹簧的上端抵在压头上设有的定位凸台的下端面，所述定位凸台的上端面限位于外壳腔顶，通过底座与外壳将下电极片、磁流变弹性体、上电极片、支撑弹簧封装在外壳内。所述压头的定位凸台的上端面与外壳之间设有橡胶垫圈，所述橡胶垫圈粘接在外壳的腔顶。所述定位凸台位于压头的上部。所述外壳呈圆柱体。所述上电极片、下电极片和磁流变弹性体与底座的凹腔内壁之间留有绝缘间隙，该绝缘间隙为1mm。所述底座由基座和支座构成，基座的中部设有凸台，支座上开设有与基座的凸台相配合的通孔，支座通过螺栓固定在基座上，使支座的通孔形成底座的凹腔，所述支座的外侧壁与外壳焊接固定。所述磁流变弹性体为在强磁场的环境下制备而成的磁流变弹性体，该磁流变弹性体内填充有软磁颗粒和微米级石墨颗粒，所述软磁颗粒呈现链状或柱状排列，软磁颗粒呈链状或柱状结构列的轴线应与上、下电极片表面垂直。所述底座、压头和外壳均采用不锈钢材料。所述绝缘薄膜的厚度不超过0.1mm。所述信号调理模块为S1109型电位计式信号调理模块。本专利技术的有益效果:本专利技术结构简单，磁流变弹性体放置在底座的凹腔内，磁流变弹性体的两端粘接上电极片、下电极片，底座的凹腔腔底粘接有绝缘薄膜，下电极片粘接在底座的绝缘薄膜上，绝缘薄膜厚度不超过0.1_，该绝缘薄膜避免了下电极片与底座接触，起绝缘作用。所述底座由基座和支座构成，便于磁流变弹性体和上、下电极片安装在底座的凹腔内。设于外壳腔内的压头通过支撑弹簧安装在底座的凹腔上端面，压头的下端间隙配合在底座的凹腔中，通过支撑弹簧支撑压头的重力，使压头的下端与磁流变弹性体上表面的电极片接触，但磁流变弹性体的重力不会施加到磁流变弹性体上端面的上电极片，从而保证了本专利技术压力传感器的精确度。因压头受到压力作用后挤压磁流变弹性体，磁流变弹性体受压使内部软磁颗粒及石墨颗粒间距变小，导电性增强，磁流变弹性体两端电极之间电阻减小。当受到静态力作用，磁流变弹性体将产生稳定的应变，将会变化到另外一个稳定的阻值；当受到动态力值作用时，磁流变弹性体的内部颗粒间距也将随着外力的不同，实时发生变化，同时产生变化的阻值，利用信号调理模块将磁流变弹性体的电阻值变化转换为电压变化输出，即可表征施加于传感器的静态与动态力值。由于磁流变弹性体电阻值的变化明显、稳定性高，因此本专利技术的压力传感器反应迅速，易于维护，降低了成本，保证了本专利技术压力传感器的稳定性，且可实现对动态及静态力值的测量。压头的定位凸台与外壳之间设有橡胶垫圈，该橡胶垫圈避免了传感器压头与外壳硬接触，通过支撑弹簧和橡胶垫圈进一步平衡压头重力作用。所述磁流变弹性体内填充有软磁颗粒和微米级石墨颗粒，所述磁流变弹性体在强磁场的环境下制备而成，本磁流变体内填充石墨颗粒可以有效提高其导电性，并在在压力的作用下，磁流变弹性体电阻值的变化更加明显，而且随着压力的连续作用，阻值同样呈现了连续的变化趋势，并且随着压力的撤消阻值也迅速恢复至没有施加压力的状态，具有良好的可逆性。磁流变弹性体的软磁颗粒呈现链状或柱状排列，软磁颗粒呈链状或柱状结构列的轴线应与上、下电极片表面垂直，使磁流变弹性体的径向导电性极弱。所述底座的凹腔内壁与上电极片、下电极片和磁流变弹性体之间留有Imm的绝缘间隙，该绝缘间隙保证了磁流变弹性体、上电极片和下电极片与底座之间的绝缘。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术底座的剖视图。图3是本专利技术压头的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。参加图1、图2和图3所不的一种基于磁流变材料的压力传感器,包括外壳1、底座2、磁流变弹性体3、上电极片4、下电极片5、压头6、支撑弹簧7、导线8、绝缘薄膜9、信号调理模块10和橡胶垫圈11，所述外壳I呈圆柱体，磁流变弹性体3的横截面、压头6的横截面、上电极片4、下电极片5和绝缘薄膜9呈圆形，所述底座2、压头6和外壳I均采用不锈钢材料制成。所述外壳I顶部开设有过孔，所述过孔的直径略大于压头6的直径，外壳I的侧壁设有两个用于上电极片4、下电极片5上连接的导线穿过的导线孔。所述底座2由基座2-1和支座2-2构成，基座2-1的中部设有圆形的凸台，支座2-2呈圆柱型，支座2_2中部开设有略大于基座2-1凸台直径的通孔，所述通孔与基座2-1的凸台相配合，使支座2-2套在基座2-1的凸台上，支座2-2通过螺栓12固定在基座2-1上，使支座2-2的通孔形成底座2的凹腔2-3，便于将磁流变弹性体3、上电极片4、下电极片5安装在底座2的凹腔2_3中，支座2-2的侧壁设有与外壳I的两个导线孔对应的导线孔；绝缘薄膜9粘接固定在基座2-1的凸台上，所述绝缘薄膜9采用硬质高分子材料制成，为最佳绝缘薄膜材料，绝缘薄膜9的厚度不超过0.1mm。所述磁流变弹性体3的上、下端面分别粘接固定有上电极片4、下电极片5，使磁流变弹性体3的上下端面与上电极片4、下电极片5紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁流变材料的压力传感器，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）与一底座 (2)固定连接，所述底座 (2)的上端面设有用于安装磁流变弹性体(3)的凹腔（2‑3），一磁流变弹性体(3)设于底座 (2)的凹腔（2‑3）内，所述磁流变弹性体(3)的上、下端面分别粘接有上电极片（4）、下电极片（5），所述底座凹腔的腔底粘接固定一绝缘薄膜(9)，所述磁流变弹性体(3)下端粘接的下电极片（5）与绝缘薄膜(9)粘接固定，所述上电极片（4）、下电极片（5）分别通过导线（8）与位于外壳（1）外的信号调理模块(10)相连；一压头(6)设于外壳（1）腔内，压头(6)的上端从外壳（1）上端设置的过孔伸出，且与过孔间隙配合，压头（6）的下端间隙配合在底座 (2)的凹腔（2‑3）中，与上电极片（5）接触，所述压头(6)上套设有用于支撑压头（6）的支撑弹簧（7），所述支撑弹簧（7）的下端抵在底座 (2)的上端面，支撑弹簧（7）的上端抵在压头(6)上设有的定位凸台（6‑1）的下端面，所述定位凸台（6‑1）的上端面限位于外壳（1）腔顶，通过底座 (2)与外壳（1）将下电极片（5）、磁流变弹性体(3)、上电极片（4）、支撑弹簧(7)封装在外壳（1）内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：居本祥，张登友，杨百炼，唐锐，
申请(专利权)人：重庆材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85