一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器


[0001]本专利技术涉及磁性液体微流量传感器
，特别涉及一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]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，
[0007]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；
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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，
[0013]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；
[0014]所述信号采集及放大系统用于采集所述感应线圈输出的电流信号，并对采集到的电流信号进行放大处理；所述测量及反馈电路用于根据放大后的电流信号测量出被测流体的流量，并将测量结果反馈给所述磁场装置。
[0015]其中，所述感应线圈包括多个独立的子线圈，每一子线圈分别由漆包铜线绕制而成，多个子线圈并排均匀分布于所述不导磁管的外侧壁上，每一所述子线圈的输出端分别与所述信号采集及放大系统的输入端电连接。
[0016]其中，所述磁场装置包括一次线圈、二次线圈和电感调控器；其中，
[0017]所述二次线圈为滑动变感式线圈，所述二次线圈与所述电感调控器的输出端电连接，所述电感调控器的输入端与所述测量及反馈电路的输出端电连接；
[0018]所述电感调控器用于当所述磁性液体团的位移超过设定值时，根据所述测量及反馈电路的输出调整所述二次线圈，以调整所述不导磁管外的磁场强度，进而控制所述磁性液体团的位置，完成对所述磁性液体团的位置的固定。
[0019]其中，所述不导磁管对应所述流体出口管的一端开设有安装孔，所述安装孔内安装有感应电磁阀，所述感应电磁阀与一磁性液体回收装置连通。
[0020]其中，所述感应电磁阀的端部设置有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述磁性液体团的压力，当被测流体流量大到超过所述压力传感器设定的可测量范围时，所述感应电磁阀打开，磁性液体团流入所述磁性液体回收装置。
[0021]其中，所述磁性液体回收装置包括由不导磁材料制成的回收管和磁性液体回收箱；其中，所述磁性液体回收箱通过所述回收管与所述感应电磁阀连通。
[0022]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0023]1、本专利技术提出了一种新的磁性液体团式磁芯，以此为传感介质设计的传感器体积小，成本低；
[0024]2、本专利技术提出了一种新的压力传导膜，用于隔离被测流体并将压力传导给磁性液体，从而使制备的流量传感器测量对象从气体扩大到气体和液体，同时也避免了磁性液体的流失；
[0025]3、本专利技术提出了一种内腔可调的微流量传感器结构，可以通过外界磁场的调节，调整传感器内磁性液体团的形状和位置，从而设计出了一种量程可调节的微流量传感器；
[0026]4、本专利技术提出了将感应线圈分解为若干个独立线圈的设计思路，当磁性液体团发生较大位移时，可以更精确地计算感应电流和磁性液体团的位移，这样可以有效提高传感器的测量精度和灵敏度，而且可以通过调整外界磁场强度及早固定磁性液体团，避免出现
磁性液体团在流体通道出口处的大量聚集，避免压力传导膜局部受力过大；
[0027]5、本专利技术提出了一种O形管装置，装置的入口和出口接近，便于将被测完的流体导入原流体流动管道，同时装置末端出口处打孔，并设置有感应电磁阀和磁性液体回收装置相通，有效避免了传统的U形管装置高度受限的问题；
[0028]6、本专利技术提出了一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器的过载保护装置，即磁性液体的回收装置。当传感器测量的流体流量超过设定值，造成磁性液体团在流体通道出口处的大量聚集时，设计的感应电磁阀开始工作，让磁性液体通过回收管进入磁性液体回收装置。这样既避免了传感器因过载而造成的压力传导膜的变形或破裂，也避免了磁性液体的溢出和浪费；
[0029]7、本专利技术提出了一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器结构，测量精度和灵敏度更高，量程可调、过载安全保护、体积更小，成本更低。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，其特征在于，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所述磁性液体团的形状来控制，进而实现传感器的量程可调。5.如权利要求1所述的基于磁性液体的内腔可调式微流量传感器，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝瑞参，王尚，刘华刚，李德才，
申请(专利权)人：北京电子科技职业学院，
类型：发明
国别省市：