一种触头式磁性液体正弦压力发生器制造技术

本发明专利技术的技术方案为一种触头式磁性液体正弦压力发生器，该压力发生器的组成包括压力输出触头、壳体顶盖、梯形圆台空心外壳、锥形螺线管线圈、水平底座、软磁磁芯和煤油基磁性液体；所述梯形圆台空心外壳内部的中间，设置有一个密闭的磁性液体分隔板，将外壳内部分隔为上下两个腔室，上腔室内装有煤油基磁性液体；上腔室内的煤油基磁性液体内漂浮着压力输出触头，下腔室内装配有聚磁作用的软磁磁芯。本发明专利技术结构简单，体积小质量轻，仅依靠可控电流源的输入电流来控制压力发生器输出正弦压力，频率可控性高，输出压力信号的频率由输入电流频率控制，且输出压力的幅值与电流幅值的线性关系较好。

A type of contact magnetic liquid sinusoidal pressure generator

The technical scheme of the invention is a contact magnetic liquid sinusoidal pressure generator. The pressure generator consists of a pressure output contact, a top cover of a shell, a trapezoid hollow shell, a conical solenoid coil, a horizontal base, a soft magnetic core and a kerosene based magnetic liquid, and the middle of the hollow outer shell of the trapezoid round platform. A closed magnetic liquid separator is arranged to separate the inner shell into two upper and lower chambers, the upper chamber is equipped with a kerosene based magnetic liquid, and the kerosene base magnetic liquid in the upper chamber is floating with the pressure output contact, and the soft magnetic core of the polymagnetic field is assembled in the lower chamber. The invention has simple structure, small size and light quality, and only depends on the input current of the controllable current source to control the output sinusoidal pressure of the pressure generator, the frequency controllability is high, the frequency of the output pressure signal is controlled by the input current frequency, and the amplitude of the output pressure has a good linear relationship with the current amplitude.

【技术实现步骤摘要】
一种触头式磁性液体正弦压力发生器
本专利技术涉及一种压力发生器，主要涉及一种磁性液体正弦压力发生器，作为可控正弦压力源的发生装置。
技术介绍
正弦压力发生器广泛地应用在各工业领域。装置输出正弦压力信号可用于对压力传感器的性能参数(如灵敏度、精度等)进行校订，对各种压电材料动态参数进行测定，以及提供稳定可控的正弦压力信号。目前现有的正弦压力发生器主要有活塞型、转盘型、出口调制型、激波管及驻波管式、压电叠堆式这几类等。通常是利用正弦变化的机械力提供激励，对压力发生器中的气体进行正弦规律压缩，又或是对压力发生器给予机械振动使发生器内部的固体或液体产生谐振，从而产生正弦压力信号，其频率较高，需要外加机械振动源，成本较大且不易控制。针对不同测量范围的要求，不同固有频率的压力传感器需要选用适合其特征的压力源和校准方式去校准，才能够保证可靠性。目前磁性液体正弦压力发生器还在实验阶段，现有的一种磁性液体正弦压力发生器，将磁性液体置于U型管中，底部的永磁体的磁场力使其固定于管底部的中间，强迫磁性液体按径向充满试管底部，以激励线圈提供交变磁场，磁性液体受到交变的磁场力，往复运动推动压缩管道空气，使其产生按正弦变化的压力。其产生的正弦压力信号较微弱，抗干扰能力差且需要外加压力输出装置。
技术实现思路
本专利技术的目的为针对现有技术的不足，提供一种触头式磁性液体正弦压力发生器。该压力发生器采用锥形螺线管线圈，通过将密度略小于磁性液体的非磁性材料触头浮在磁性液体中作为压力输出器件，并在壳体底部中央内置软磁磁芯，实现了以磁性液体特有的一阶浮力原理为核心，不需要外加机械振动激励源，克服了现有正弦压力发生器结构复杂，激励源控制成本大等问题。本专利技术通过改变外加电源所通入的正弦电流的来控制磁场变化，从而控制输出正弦压力的频率与幅值大小，以固体材料作为压力输出触头抗干扰能力强，具有结构简单、成本低廉，易于控制等优点。本专利技术的技术方案为：一种触头式磁性液体正弦压力发生器，该压力发生器的组成包括压力输出触头、壳体顶盖、梯形圆台空心外壳、锥形螺线管线圈、水平底座、软磁磁芯和煤油基磁性液体；所述梯形圆台空心外壳为PVC材料的梯形圆台空心薄筒，外壳锥度为16～18°；顶部为开口，底部为壳体底板，壳体底板的中心开有圆孔；外壳内部的中间，设置有一个密闭的磁性液体分隔板，将外壳内部分隔为上下两个腔室，上腔室内装有煤油基磁性液体；梯形圆台空心外壳内部的上腔室内的煤油基磁性液体内漂浮着压力输出触头；压力输出触头分为上下两部分组成：锥度60°的触头下部圆台，以及触头上部圆柱体；所述的梯形圆台空心外壳固定在水平底座上，水平底座的中部设置有凸起的圆筒，圆筒的内壁设置有内螺纹，凸起的圆筒穿过梯形圆台空心外壳中的壳体底板伸入到下腔室内；圆筒高1～1.5cm，软磁磁芯通过螺纹旋入凸起的圆筒中，固定在下腔室内，软磁磁芯的顶端与磁性液体分隔板之间间隙为0～2mm；所述的梯形圆台空心外壳的顶部安装有可拆卸的壳体顶盖；壳体顶盖为边缘带有向下外沿的圆盘，顶盖主体部分中央设置有螺纹塞，螺旋塞的直径与梯形圆台空心外壳顶部外沿匹配，确保旋入并密封；壳体顶盖的中心开有圆形通孔，压力输出触头的触头上部圆柱体的直径与圆形通孔匹配，并通过圆形通孔穿过壳体顶盖，触头上部圆柱体与顶盖通孔之间留有1～2mm的间隙；所述的锥形螺线管线圈是铜芯漆包线，沿锥形空心壳体外部自下而上单层紧密绕制至距离壳体上部开口外沿处0.5～1.5cm的位置，总共绕制4～7层而成的锥形螺线管线圈，其额定电流为3A。所述的软磁磁芯由相对磁导率为2500～3500的聚磁合金材料制成。所述的软磁磁芯具体为软磁铁氧体或坡莫合金。所述的煤油基磁性液体是煤油基Fe3O4磁性液体，按照体积比Fe3O4：煤油＝8：92配制；四氧化三铁为纳米颗粒，直径的范围在2～20nm。所述压力输出触头是由ABS树脂制成，密度为1.04～1.06g/cm3。本专利技术的实质性特点为：具体体现在：1，通电螺线管线圈的采用锥形的设计结构进行绕制，可有效提高梯形圆台空心外壳内部空间梯度磁场分布的均匀性，从而使得输入电信号与输出的压力信号之间有较好的线性度；且梯形圆台空心外壳下大上小的结构利于工作时放置的稳定性；2，与传统通过外部施加机械振动使装置达到固有谐振频率来产生正弦压力信号的发生器，或利用外加机械控制的方式(如周期性改变容腔出口面积的出口调制型，按正弦规律压缩气腔气体的活塞型等)产生正弦压力信号的发生器相比，本专利技术改进了控制方法，采用通过调节输入低频交流电流来控制输出正弦压力；与压电叠堆式正弦压力发生器利用正弦电压激励压电叠堆使其液压管道内液体产生谐振，从而输出液体的压力信号波的方式相比，本专利技术采用了直接在螺线管线圈内通入低频正弦电流的控制方式，不需达到与介质共振的谐振频率，降低了工作频率，且输出信号为固体压力信号。3.在磁性液体的应用领域内，目前尚未有将其一阶浮力原理的特性作为压力源信号产生的核心原理的相关装置。本课题组曾设计出一种U型管式的磁性液体正弦压力发生装置，是将磁性液体注入U型管底部，利用磁性液体在激励线圈产生的交变磁场中受到交变磁场力，该磁场力推动管道内磁性液体往复运动压缩管道空气，使其产生正弦变化的压力。与该装置相比，本专利技术是利用磁性液体一阶浮力原理，将密度略小于磁性液体的非磁性材料触头浮在磁性液体中作为压力输出器件，通过对锥形螺线管线圈中通入低频交变电流产生交变磁场以改变磁性液体的表观密度，从而使磁性液体对浸在其中的非磁性材料物体产生交变的一阶浮力，通过触头将浮力对外输出为竖直向上的压力。4，触头器件下部圆台底面大上部柱体底面小的结构设计，有效增大了触头浸在磁性液体中的受力面积以及确保了工作时的触头上下浮动时的平稳性。5.壳体底部中央内置软磁磁芯的结构设计，能够有效汇聚磁力线于装置中心轴线处，大大提高了锥形螺线管线圈通电时在磁性液体中的产生的磁通密度以及磁场梯度的变化幅度，增强输出压力信号的量级。本专利技术的有益效果：1、本专利技术克服了目前较常见的传统机械压力发生器需要外加正弦机械振动来产生谐振从而输出压力信号的方式，仅依靠可控电流源的输入电流来控制压力发生器输出正弦压力，频率可控性高，输出压力信号的频率由输入电流频率控制，且输出压力的幅值与电流幅值的线性关系较好。2、本装置压力源激励方式新颖，解决了现有压力发生器机械震动控制难度大、装置结构复杂、体积较大、压力发生成本较高的问题，绕开了需要外部提供机械力控制的相关问题。3、目前国内外对超低频动态压力函数发生装置0.01～20Hz的报道还很少，本专利技术由于磁性液体惯性粘度等性能参数，输出的压力信号频率低，适用于工作频率极低的场合，工作频率在0.1～100Hz，克服了以往机械谐振压力发生装置因其固有谐振频率高而输出频率高的特点，采用固态触头直接对外输出压力信号不需二次转换，输出波形稳定抗干扰能力强。4、本专利技术结构简单，仅需由压力输出触头、壳体顶盖、梯形圆台空心外壳、锥形螺线管线圈、水平底座、软磁磁芯几部分装配组合即可，体积小(梯形圆台空心外壳高度6cm,圆盘底座直径11cm)，成本低廉重量轻(主体外壳由轻质塑料制成，填充磁性液体体积约200ml)，本装置总质量不到1kg，操作简易，仅需在线圈输入端通入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种触头式磁性液体正弦压力发生器，其特征为该压力发生器的组成包括压力输出触头、壳体顶盖、梯形圆台空心外壳、锥形螺线管线圈、水平底座、软磁磁芯和煤油基磁性液体；所述梯形圆台空心外壳为PVC材料的梯形圆台状空心薄筒，外壳锥度为16～18°；顶部为开口，底部为壳体底板，壳体底板的中部开有圆孔；外壳内部的中间，设置有一个密闭的磁性液体分隔板，将外壳内部分隔为上下两个腔室，上腔室内装有煤油基磁性液体；梯形圆台空心外壳内部的上腔室内的煤油基磁性液体内漂浮着压力输出触头；压力输出触头分为上下两部分组成：锥度60°的触头下部圆台，以及触头上部圆柱体；所述的梯形圆台空心外壳固定在水平底座上，水平底座的中部设置有凸起的圆筒，圆筒的内壁设置有内螺纹，凸起的圆筒穿过梯形圆台空心外壳中的壳体底板伸入到下腔室内；圆筒高1～1.5cm，软磁磁芯通过螺纹旋入凸起的圆筒中，固定在下腔室内，软磁磁芯的顶端与磁性液体分隔板之间间隙为0～2mm；所述的梯形圆台空心外壳的顶部安装有可拆卸的壳体顶盖；壳体顶盖为边缘带有向下外沿的圆盘，顶盖主体部分中央设置有螺纹塞，螺旋塞的直径与梯形圆台空心外壳顶部外沿匹配，确保旋入并密封；壳体顶盖的中心开有圆形通孔，压力输出触头的触头上部圆柱体的直径与圆形通孔匹配，并通过圆形通孔穿过壳体顶盖，触头上部圆柱体与顶盖通孔之间留有1～2mm的间隙；所述的锥形螺线管线圈是铜芯漆包线，沿锥形空心壳体外部自下而上单层紧密绕制至距离壳体上部开口外沿处0.5～1.5cm的位置，总共绕制4～7层而成的锥形螺线管线圈，其额定电流为3A；所述的软磁磁芯由相对磁导率为2500～3500的聚磁合金材料制成。...

【技术特征摘要】
1.一种触头式磁性液体正弦压力发生器，其特征为该压力发生器的组成包括压力输出触头、壳体顶盖、梯形圆台空心外壳、锥形螺线管线圈、水平底座、软磁磁芯和煤油基磁性液体；所述梯形圆台空心外壳为PVC材料的梯形圆台状空心薄筒，外壳锥度为16～18°；顶部为开口，底部为壳体底板，壳体底板的中部开有圆孔；外壳内部的中间，设置有一个密闭的磁性液体分隔板，将外壳内部分隔为上下两个腔室，上腔室内装有煤油基磁性液体；梯形圆台空心外壳内部的上腔室内的煤油基磁性液体内漂浮着压力输出触头；压力输出触头分为上下两部分组成：锥度60°的触头下部圆台，以及触头上部圆柱体；所述的梯形圆台空心外壳固定在水平底座上，水平底座的中部设置有凸起的圆筒，圆筒的内壁设置有内螺纹，凸起的圆筒穿过梯形圆台空心外壳中的壳体底板伸入到下腔室内；圆筒高1～1.5cm，软磁磁芯通过螺纹旋入凸起的圆筒中，固定在下腔室内，软磁磁芯的顶端与磁性液体分隔板之间间隙为0～2mm；所述的梯形圆台空心外壳的顶部安装有可拆卸的壳体顶盖；壳体顶盖为边缘带有向下外沿的圆盘，顶盖主...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文荣，翟耀，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12