一種磁性液體正弦微壓發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微壓發(fā)生器領(lǐng)域，特別適用于微壓校準(zhǔn)和測量。
【背景技術(shù)】
[0002]微壓差的精確測量在工業(yè)、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域都有著至關(guān)重要的作用，這就對微壓差傳感器的精度和動態(tài)響應(yīng)特性提出了更高的要求。尤其是在制藥領(lǐng)域，幾帕的微壓差影響著制造車間的潔凈程度，決定了藥品的質(zhì)量，關(guān)乎人類用藥安全。因此，對微壓差傳感器進行動態(tài)校準(zhǔn)就顯得尤為重要。其中，正弦的壓力信號是動態(tài)壓力校準(zhǔn)中最常用的周期信號。傳統(tǒng)的微壓發(fā)生器往往通過機械單元的振動或者運動在某一密封腔室內(nèi)產(chǎn)生微壓，體積較大，不耐沖擊振動，產(chǎn)生的正弦壓力頻率范圍較窄。
[0003]在此情況下，科研工作者嘗試將磁性液體應(yīng)用于微壓發(fā)生器。在文件I中(楊文榮，王菲，劉劍飛，等.磁性液體微壓差傳感器校準(zhǔn)信號源的研宄[J].儀器儀表學(xué)報，2011，32(4):801-806.)，提出了一種磁性液體微壓差傳感器校準(zhǔn)信號源，該信號源由磁性液體，一個激勵線圈，兩塊永久磁鐵，一個U型管構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)中通過激勵線圈中電流的正弦變化使得磁性液體做受迫振動，在U型管兩臂產(chǎn)生正弦微壓。由磁性液體的受力公式可知，磁性液體所受的體積力與激勵線圈內(nèi)的磁場梯度有關(guān)，然而激勵線圈內(nèi)部磁場梯度很小，故磁性液體的受迫振動振幅很小，產(chǎn)生的正弦壓力幅值很小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:在微壓校準(zhǔn)測量領(lǐng)域，傳統(tǒng)的微壓發(fā)生器體積大，不耐沖擊，正弦壓力頻率范圍窄的問題，以及現(xiàn)有的磁性液體微壓發(fā)生器正弦壓力幅值小的冋題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案:
[0006]一種磁性液體正弦微壓發(fā)生器，該裝置包括:透明亞克力管，第一激勵線圈，第二激勵線圈，環(huán)形永久磁鐵，磁性液體。
[0007]首先將環(huán)形永久磁鐵固定于透明亞克力管的中間位置，然后將磁性液體注入到透明亞克力管中間的環(huán)形永久磁鐵處，在磁場梯度的作用下，磁性液體吸附于此，并將透明亞克力管分成左右兩個相互獨立的腔室；最后將第一激勵線圈和第二激勵線圈分別套在透明亞克力管上關(guān)于環(huán)形永久磁鐵對稱的位置上并固定。
[0008]工作時，環(huán)形永久磁鐵在透明亞克力管內(nèi)磁性液體兩截面處產(chǎn)生的磁場相同，因此忽略環(huán)形永久磁鐵對透明亞克力管內(nèi)磁性液體兩截面間磁場梯度的影響。第一激勵線圈和第二激勵線圈分別通入交流電，第二激勵線圈內(nèi)的交流電信號相對于第一激勵線圈內(nèi)的交流電信號滯后1/4周期。這樣，當(dāng)?shù)谝患罹€圈內(nèi)的電流為正向峰值時，第二激勵線圈內(nèi)的電流為零，此時磁性液體靠近第一激勵線圈截面的磁場強度大于磁性液體靠近第二激勵線圈截面的磁場強度，磁性液體處磁場梯度方向由第二激勵線圈指向第一激勵線圈，由磁性液體所受磁場力的理論可知，此時磁性液體受到與磁場梯度方向相同的體積力，將向第一激勵線圈移動，第一激勵線圈所包圍的透明亞克力管內(nèi)的壓強將增大；當(dāng)?shù)谝患罹€圈內(nèi)的電流為零時，第二激勵線圈內(nèi)的電流為正向峰值，同理分析可知此時磁性液體受到與磁場梯度方向相同的體積力，將向第二激勵線圈移動，第一激勵線圈所包圍的透明亞克力管內(nèi)的壓強將減小。因此，隨著第一激勵線圈和第二激勵線圈內(nèi)部電流的正弦變化，磁性液體將在透明亞克力管內(nèi)按照與正弦電流相同的頻率做受迫振動，這樣在透明亞克力管的兩端腔內(nèi)就產(chǎn)生了兩個相差1/2周期的正弦微壓，該微壓的頻率與第一激勵線圈和第二激勵線圈內(nèi)電流的頻率相同。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010]該種磁性液體正弦微壓發(fā)生器不存在機械部件，相比于傳統(tǒng)的微壓發(fā)生器體積小，耐沖擊，正弦微壓頻率范圍寬；由于磁性液體在第一激勵線圈和第二激勵線圈的交變電流作用下，形成差動的磁場梯度差，因此相比于現(xiàn)有的磁性液體微壓發(fā)生器正弦壓力幅值明顯增大，具有更高的實用價值。
【附圖說明】
[0011]圖1 一種磁性液體正弦微壓發(fā)生器
[0012]圖中:透明亞克力管1，第一激勵線圈2-1，第二激勵線圈2-2，環(huán)形永久磁鐵3，磁性液體4。
[0013]圖2第一激勵線圈和第二激勵線圈內(nèi)電流值
[0014]圖中:黑色實線表示第一激勵線圈電流值，紅色虛線表示第二激勵線圈內(nèi)電流值。
[0015]圖3第一激勵線圈和第二激勵線圈分別對應(yīng)腔室內(nèi)的微壓值
[0016]圖中:黑色實線表示第一激勵線圈對應(yīng)腔室微壓值，紅色虛線表示第二激勵線圈對應(yīng)腔室微壓值。
【具體實施方式】
[0017]以附圖為【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
[0018]一種磁性液體正弦微壓發(fā)生器，該裝置包括:透明亞克力管1，第一激勵線圈2-1，第二激勵線圈2-2，環(huán)形永久磁鐵3，磁性液體4。
[0019]如圖1所示，首先將環(huán)形永久磁鐵3固定于透明亞克力管I的中間位置，然后將磁性液體4注入到透明亞克力管I中間的環(huán)形永久磁鐵3處，在磁場梯度的作用下，磁性液體4吸附于此，并將透明亞克力管I分成左右兩個相互獨立的腔室(第一激勵線圈對應(yīng)腔室和第二激勵線圈對應(yīng)腔室)；最后將第一激勵線圈2-1和第二激勵線圈2-2分別套在透明亞克力管I上關(guān)于環(huán)形永久磁鐵3對稱的位置上并固定。
[0020]工作時，環(huán)形永久磁鐵3在透明亞克力管I內(nèi)磁性液體4兩截面處產(chǎn)生的磁場相同，因此忽略環(huán)形永久磁鐵3對透明亞克力管I內(nèi)磁性液體4兩截面間磁場梯度的影響。第一激勵線圈2-1和第二激勵線圈2-2分別通入如圖2所示的交流電，第二激勵線圈2-2內(nèi)的交流電信號相對于第一激勵線圈2-1內(nèi)的交流電信號滯后1/4周期。這樣，當(dāng)?shù)谝患罹€圈2-1內(nèi)的電流為正向峰值時，第二激勵線圈2-2內(nèi)的電流為零，此時磁性液體4靠近第一激勵線圈2-1截面的磁場強度大于磁性液體4靠近第二激勵線圈2-2截面的磁場強度(如圖1所示H1SH2)，磁性液體4處磁場梯度方向由第二激勵線圈2-2指向第一激勵線圈2-1，由磁性液體所受磁場力的理論可知，此時磁性液體4受到與磁場梯度方向相同的體積力，將向第一激勵線圈2-1移動，第一激勵線圈2-1所包圍的透明亞克力管I內(nèi)的壓強將增大；當(dāng)?shù)谝患罹€圈2-1內(nèi)的電流為零時，第二激勵線圈2-2內(nèi)的電流為正向峰值，同理分析可知此時磁性液體4受到與磁場梯度方向相同的體積力，將向第二激勵線圈2-2移動，第一激勵線圈2-1所包圍的透明亞克力管I內(nèi)的壓強將減小。因此，隨著第一激勵線圈2-1和第二激勵線圈2-2內(nèi)部電流的正弦變化，磁性液體4將在透明亞克力管I內(nèi)按照與正弦電流相同的頻率做受迫振動，這樣在透明亞克力管I的兩端腔內(nèi)就產(chǎn)生了兩個相差1/2周期的正弦微壓，如圖3所示，該微壓的頻率與第一激勵線圈2-1和第二激勵線圈2-2內(nèi)電流的頻率相同。
【主權(quán)項】
1.一種磁性液體正弦微壓發(fā)生器，其特征在于:該發(fā)生器包括透明亞克力管(1)，第一激勵線圈(2-1)，第二激勵線圈(2-2)，環(huán)形永久磁鐵(3)，磁性液體(4);首先將環(huán)形永久磁鐵(3)固定于透明亞克力管(I)的中間位置，然后將磁性液體(4)注入到透明亞克力管(I)中間的環(huán)形永久磁鐵(3)處，在磁場梯度的作用下，磁性液體⑷吸附于此，并將透明亞克力管(I)分成左右兩個相互獨立的腔室(第一激勵線圈對應(yīng)腔室和第二激勵線圈對應(yīng)腔室)；最后將第一激勵線圈(2-1)和第二激勵線圈(2-2)分別套在透明亞克力管(I)上關(guān)于環(huán)形永久磁鐵(3)對稱的位置上并固定； 第一激勵線圈(2-1)和第二激勵線圈(2-2)分別通入交流電，第二激勵線圈(2-2)內(nèi)的交流電信號相對于第一激勵線圈(2-1)內(nèi)的交流電信號滯后1/4周期；這樣，當(dāng)?shù)谝患罹€圈(2-1)內(nèi)的電流為正向峰值時，第二激勵線圈(2-2)內(nèi)的電流為零，此時磁性液體(4)靠近第一激勵線圈(2-1)截面的磁場強度大于磁性液體(4)靠近第二激勵線圈(2-2)截面的磁場強度(H1)H2)，磁性液體(4)處磁場梯度方向由第二激勵線圈(2-2)指向第一激勵線圈(2-1)，由磁性液體所受磁場力的理論可知，此時磁性液體(4)受到與磁場梯度方向相同的體積力，將向第一激勵線圈(2-1)移動，第一激勵線圈(2-1)所包圍的透明亞克力管(I)內(nèi)的壓強將增大；當(dāng)?shù)谝患罹€圈(2-1)內(nèi)的電流為零時，第二激勵線圈(2-2)內(nèi)的電流為正向峰值，同理分析可知此時磁性液體(4)受到與磁場梯度方向相同的體積力，將向第二激勵線圈(2-2)移動，第一激勵線圈(2-1)所包圍的透明亞克力管(I)內(nèi)的壓強將減??；因此，隨著第一激勵線圈(2-1)和第二激勵線圈(2-2)內(nèi)部電流的正弦變化，磁性液體⑷將在透明亞克力管(I)內(nèi)按照與正弦電流相同的頻率做受迫振動，這樣在透明亞克力管(I)的兩端腔內(nèi)就產(chǎn)生了兩個相差1/2周期的正弦微壓，該微壓的頻率與第一激勵線圈(2-1)和第二激勵線圈(2-2)內(nèi)電流的頻率相同。
【專利摘要】一種磁性液體正弦微壓發(fā)生器，將環(huán)形永久磁鐵(3)固定于透明亞克力管(1)的中間位置，然后將磁性液體(4)注入到透明亞克力管(1)中間的環(huán)形永久磁鐵(3)處，磁性液體(4)吸附于此并將透明亞克力管(1)分成左右兩個獨立的腔室；最后將第一激勵線圈(2-1)和第二激勵線圈(2-2)分別套在透明亞克力管(1)上關(guān)于環(huán)形永久磁鐵(3)對稱的位置上并固定。隨著第一激勵線圈(2-1)和第二激勵線圈(2-2)內(nèi)部電流的正弦變化，磁性液體(4)將在透明亞克力管(1)內(nèi)按照與正弦電流相同的頻率做受迫振動，這樣在透明亞克力管(1)的兩端腔內(nèi)就產(chǎn)生了兩個相差1/2周期的正弦微壓。該正弦微壓發(fā)生器體積小，耐沖擊，頻率范圍寬。
【IPC分類】G01L27/00
【公開號】CN104931196
【申請?zhí)枴緾N201510321358
【發(fā)明人】李德才, 謝君
【申請人】北京交通大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月12日