新型磁性液体微压差传感器的设计及耐压分析

传感器是磁性液体的重要应用领域之一。为弥补现有磁性液体微压差传感器的不足,设计了一种新型的磁性液体微压差传感器,该传感器的复合磁芯由磁导率高的1Cr13和永久磁铁构成,磁性液体被吸附在永久磁铁的端部形成环状起到润滑和密封的作用,敏感元件采用1Cr13,转换元件采用对称线圈。当磁芯进入线圈后,使得线圈电感发生变化,电桥电路输出明显的电压信号。在此基础上,提出了回复力的线性程度和磁性液体环的耐压能力决定了磁性液体微压差传感器的量程范围,并通过理论推导、仿真分析和实验研究的手段证明了磁性液体环的密封耐压能力能够满足磁性液体微压差传感器的测量要求。该传感器体积小、成本低、便于安装,具有很强的实用价值。     

磁性液体触觉传感器的设计及特性研究

磁性液体兼具液体材料的流动性和固体材料的磁性,能够在重力场和磁场的作用下长期稳定存在。磁性液体具有独特的一阶浮力特性,在磁场梯度的作用下能够悬浮起比自身密度大的非磁性物体。基于磁性液体的一阶浮力特性,设计了一种新型的磁性液体触觉传感器。当接触压力作用在悬浮触棒的非磁性触点时,悬浮触棒的移动将引起霍尔元件处的磁场变化,进而输出电压信号。该结构能够进行接触压力、表面轮廓和微小位移的同时测量。该触觉传感器体积小,相比于传统的硅片式触觉传感装置成本更低。磁性液体相比于固体材料来说,能够在系统中起到缓冲吸能的作用,进而提高了传感器系统的耐冲击性。在0~0.09 N的接触压力测量范围内,测量精度能够达到10-2 N量级,灵敏度3.34 V/N,线性度误差3.4%,迟滞误差1.4%,分辨率1.1%F.S.。     

一种高灵敏度磁性液体倾角传感器的研究

磁性液体独特的二阶悬浮力可以替代固体弹性元件为倾角传感器的惯性元件提供一个柔性弹性力,能够极大提高倾角传感器的抗冲击性能,已经在石油勘探行业成功应用。为进一步提高磁性液体倾角传感器的灵敏度,基于磁性液体的二阶悬浮特性提出了一种新的结构和检测方法,对传感器中两个永磁体间磁场的空间分布进行了理论计算和仿真,并通过试验对比分析了在选定不同参数条件下传感器的静态性能,最终得到当侧向间隙为3 mm,磁性液体注入量为1.4 g时,传感器量程为0°～50°,线性度误差为1.004 7%,灵敏度为2.3 mV/°,分辨率为0.023°,重复性误差为3.18%,工作性能最佳,且该传感器性价比高,壳体用材环保,具有很好的实用价值。     

磁性液体惯性传感器仿真分析及实验研究

设计了一种能测量倾角或加速度的新型磁性液体惯性传感器,该传感器采用霍尔元件作为转换元件,将惯性质量块受加速度作用而引起的变化磁场转化为电压信号。采用有限元软件分析得到回复力、霍尔元件处磁场均与惯性质量块位移呈线性关系;结合力与加速度在一定范围内的比例关系和霍尔元件输出特性曲线,得到传感器输出电压与加速度在一定范围内的线性关系。对传感器进行了静态和动态实验研究,实验结果表明传感器的静态输出特性曲线与理论值基本一致,固有频率与理论值基本相符,验证了设计方案的合理性。     

基于阵列式霍尔元件的界位传感器设计与研究

在石油化工等领域各种液体的液位或界位测量是一种常见的测量,基于各种测量原理所开发的传感器也比较多样。根据应用场合要求不同,各种传感器又各有优缺点。采用开关型霍尔元件,按照一定的规则进行排列,设计了一种测量液位与界位的传感器。该传感器主要由带磁铁的移动浮子和固定不动的霍尔元件检测阵列两大部分组成,磁铁固定在浮子上,浮子与界位同步移动,使磁铁在霍尔元件检测阵列表面移动,霍尔元件检测阵列输出的脉冲信号数量与磁铁移动距离(界位移动距离)成正比。还分析了这种传感器的测量精度,给出了具体的处理电路。     

利用霍尔元件改进了凯普西尔磁导计

生产中要求快速,直读地进行磁性材料的测量。目前多采用凯普西尔磁导计和斯捷伯列磁导计。这两种磁导计均需事先校准过的参照样品来分度。用霍尔元件测磁的优点有:1.霍尔元件可以制成很小的,以探测小范围的磁场;2.霍尔元件输出的信号很容易叠加。利用霍尔元件的这些特点,改进了凯普西尔磁导计使之能绝对分度。方法是:把测量气隙安排在样品的两端,并尽可能靠近样品,那末几乎所有样品磁通都通过测量气隙。放在样品旁边的补偿霍尔元件代替补偿绕组。补偿霍尔元件与测量磁通密度的霍尔元件串联反接,以消除磁化绕组产生的磁通信号。当绝对分度时测量装置误差为±5％;当用参照样品校准时为±2％。     

磁性角度传感器信号处理方法研究

本文提出了磁性角度传感器信号处理的实现方案,采用霍尔磁环组合产生信号,并利用差分方式采集原始信号,对信号处理过程中的模数差分和模拟差分进行了详细的理论分析,对比研究发现,模数差分相比模拟差分在某些时刻会引入噪声,导致结果失真,从而引起后续运算出现较大的误差,而采用模拟差分的处理方法可以保证角度传感器信号采集的准确性,可以提高传感器的输出精度。     

隧道磁阻电流传感器的设计研究

隧道磁阻(TMR)器件具有灵敏度高、温度漂移小、线性误差小、动态范围宽的优良特性,采用隧道磁阻器件替代传统的霍尔器件、各向异性磁阻(AMR)器件和巨磁阻(GMR)器件可以显著地改善电流测量能力。以提高测量精度、系统小型化为目的,通过综合调整TMR元件尺寸以及聚磁结构位置,设计一种新型Z轴TMR电流传感器,实现采用隧道磁阻(TMR)器件的电流测量。根据初始测量数据进行温度补偿和线性补偿,该电流传感器在0.1～60 A范围内达到了1%的测量精度,在电流测量领域内具有较好的应用前景。     

HC—1霍尔测磁仪

在测量磁场的空间分布时,必须借助于霍尔传感器。因为霍尔传感器不仅具有高的灵敏度,而且有好的分辨能力,以及输出电压U_B与磁感应强度B的关系U_B(B)基本上是线性的关系。HC-1霍尔测磁仪用沈阳仪表研究所研制的砷化铟霍尔元件作为测磁的传感元件,为了提高测磁的分辨率,我们用高稳定的直流稳流电源供电,并将霍尔元件置于恒温的探头之中。霍尔输出电压可由数字电压表直接测量。     

封闭玻璃管道内液体折射率的非接触测量

为了实时、原位和非接触测量工业生产过程中封闭管道系统内透明、半透明液体折射率,提出了一种简单的基于玻璃管壁光学特性的液体折射率测量方法。该方法通过涂覆在玻璃管壁外表面上的透射散射层,将入射激光束转换为进入玻璃管壁的大角度分布的透射散射光;透射散射光到达玻璃管壁与液体的界面上后,符合全反射条件的散射光反射到透射散射层上,自动形成与玻璃管内液体折射率值相关的椭圆形暗斑图像。根据椭圆形暗斑长轴长度与液体折射率之间的解析关系,即可实现玻璃管内液体折射率的原位、非接触测量。对几种常见的透明、半透明液体的折射率进行了实验测量,结果表明:该测量方法的准确性与目前商用数字阿贝折射仪相当(±2×10-4 RIU)。该测量方法具有成本低、稳定性好、抗干扰且光源稳定等优点,而且在处理与液体折射率相关的光学图像时无需调试,光照即显,有望用于封闭管道在非常温、非常压状态下液体折射率的实时、自动和非接触在线监测。     

永磁同步直线电机霍尔位置检测传感器的优化

针对采用线性霍尔元件检测直线电机动子的磁场进而通过磁场信息来解算电机位置的方法,通过介绍双霍尔传感器位置检测的原理,分析由安装误差造成解算位置偏差的机理。提出采用三轴霍尔传感器代替线性霍尔传感器的方法,实现霍尔线性影响因素的误差补偿。为了降低非线性干扰造成的位置解算误差,提出了模糊-神经建模方法来实现传感器的离线标定,最后通过仿真和实验证明了所提传感器误差补偿方法的有效性。     

基于线性霍尔传感器的阀门位置变送器

为了对阀门位置进行实时监测和控制,采用线性霍尔传感器A1392为测量元件,以MSP430F169单片机作为信号采集、A／D转换、算法运算的元件,且以AD421作为单片机供电及D／A转换元件,完成了线性霍尔变送器的硬件设计,并改进了磁钢的结构,提出了线性霍尔传感器非线性方法的测量方案,实现了对阀门位置信号的无接触实时精确测量。实验结果表明,该霍尔变送器系统能实现对阀门位置值的准确变送。     

高精度车轮转速检测装置

介绍一种采用新型霍尔开关元件作车轮转速传感器的轮速检测装置。介绍了它的构成和工作方式，具体分析了用单片机实现轮速检测，特别是在低速测量的高精度方法，在测速范围内误差不超过０．１％。     

磁敏角度传感器特性分析

设计了一种基于磁阻效应(AMR)和霍尔效应的角度传感器。论述了传感器的工作原理、电路组成及功能。传感器由磁阻芯片、霍尔芯片、放大以及滤波电路构成。通过旋转圆柱永磁体改变磁阻芯片、霍尔芯片周围磁场,引起传感器输出电压变化,进而测量旋转角度。在传感器结构设计中,对圆柱永磁体进行了磁场有限元分析,对角度传感器进行了试验标定与数据分析。测试结果表明:在0°~360°范围内,重复性误差为0.58%,迟滞误差为0.33%,综合误差为1.82%,达到了实际角度测量的要求。     

电感电压部分补偿交流功率法测量磁心损耗研究

磁性元件作为功率变换器的重要组成部分,其磁心损耗的精确测量对磁性元件的优化具有重要意义。为了提高传统双绕组交流功率法测量高频激磁磁心损耗的测量精度,本文详细分析电感电压补偿交流功率法的测量原理及其误差来源,基于电感电压补偿交流功率法在非完全补偿的情况下测量高阻抗角磁性元件磁心损耗时误差仍很大的问题,本文提出了电感电压部分补偿交流功率法精确测量任意波形激励下的磁性元件磁心损耗。最后建立测量平台,在非完全补偿条件下,该方法测量50 kHz正弦波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为13.54%,50 kHz矩形波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为9.8%,实验验证该方法可精确测量正弦波激磁和方波激磁的高阻抗角金属磁粉芯的磁心损耗。     

恩梯恩开发出车轮旋转传感器用高磁力橡胶制磁环

日本恩梯恩（TNT）开发出了用于ABS（防抱死系统）传感器的车轮旋转传感器用高磁力橡胶制磁环，可安装在车轮的轴承上使用。很多汽车的车轮轴承上均装有被称为ABS传感器的车轮旋转传感器，ABS传感器由磁性检测传感器和环状磁环构成。通过将磁环内置于车轮轴承中与轮胎一同旋转，并由磁性传感器感知此旋转引起的磁极变化，来对车轮的速度进行测量。     

大直径钢丝绳直径连续测量方法与装置

研制了大量程的碰头式霍尔位移传感器,采用该传感器测量大直径钢丝绳直径并进行了钢丝绳直径测量装置的结构设计,分析了直径测量的误差产生原因以及减小误差的措施。     

一种基于霍尔式传感器的随动测量方法

用霍尔传感器测量位移具有无接触、精度高等特点,但其缺点是测量范围小,限制了其在实际环境中的运用。本文介绍一种基于霍尔式传感器的随动测量系统的工作原理,使得霍尔元件的测量范围大大增加。     

大间隙磁性液体与迷宫交替式组合密封的数值及试验研究

为了提高大间隙磁性液体密封的耐压能力,在多级磁源磁性液体密封的基础上提出一种新型的磁性液体与迷宫交替式组合密封结构并设计一种普通的具有二级磁源的磁性液体与迷宫交替式组合密封结构。试验研究0.3 mm到0.7 mm间隙下具有机油基、煤油基和酯基磁性液体的交替式组合密封耐压能力,数值模拟该交替式组合密封中密封间隙内的磁场强度,由磁性液体密封耐压理论计算出该交替式组合密封中磁性液体密封的理论耐压值,对交替式组合密封的试验结果与该交替式组合密封中磁性液体密封的理论耐压值进行比较和分析。结果表明,与多级磁源磁性液体密封相比,该交替式组合密封显示良好的密封能力;当密封间隙大于0.4 mm时,该交替式组合密封的耐压能力随着间隙的增大而减小。     

双霍尔元件磁敏电流传感器的研究

采用双元件双气隙的方法制做的电流传感器大幅度降低了传感器的非线性度和位置误差,提高了传感器的抗干扰能力与量程范围。本文还建立了双元件电流传感器输出霍尔电压的理论计算模型。