一種新型磁性液體慣性傳感器的理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、將新型功能材料應(yīng)用于傳感器中是傳感器技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。磁性液體作為一種新型功能材料，兼具磁性和流動性，將其應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域，利用其獨(dú)特的性質(zhì)可制作出新型的或性能獨(dú)特的傳感器，是磁性液體應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。本文得到國家自然科學(xué)基金資助項目的資助，提出了一種新型的磁性液體慣性傳感器并對其進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要研究工作如下:
　　1、提出了一種新型磁性液體慣性傳感器，由永磁體和鐵芯組成復(fù)合芯體，依靠磁性液體實(shí)現(xiàn)其在圓管殼中的懸

2、浮，復(fù)合芯體作為慣性質(zhì)量，彈性回復(fù)力由磁斥力產(chǎn)生，阻尼力為傳感器芯體移動時的空氣阻力和磁性液體粘性阻力。
　　2、研究了利用磁性液體將永磁體懸浮的特性:從理論上推導(dǎo)了磁性液體的表面張力及徹體力公式，浸沒于磁性液體中的物體的受力公式，針對所設(shè)計的傳感器結(jié)構(gòu)以簡化模型分析了懸浮力的機(jī)理;討論了影響永磁體在圓管殼中懸浮的影響因素，采用觀測及實(shí)驗(yàn)方法確定傳感器芯體在圓管殼內(nèi)的懸浮特性。
　　3、研究了永磁體同名磁極間力學(xué)特性，推導(dǎo)了

3、永磁體間磁斥力的計算公式。分別采用數(shù)值計算與實(shí)驗(yàn)測定方法得出了永磁體間磁斥力與其間距的特性曲線，給出了適合于傳感器的工作區(qū)間。研究了傳感器芯體位移檢測方法，比較分析了已有的檢測結(jié)構(gòu)和方法，提出了更為合理的位移檢測結(jié)構(gòu)。分析了采用電感線圈檢測芯體位移的機(jī)理和特性，以及影響檢測精度的因素。分析了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路原理，設(shè)計了信號轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路。
　　4、研究了新型磁性液體慣性傳感器用于傾角測量時的機(jī)理，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，得到了其靜態(tài)、