一種超磁致伸縮壓力傳感器及該傳感器組合制造技術

本實用新型專利技術涉及一種超磁致伸縮壓力傳感器及該傳感器組合，該傳感器特征在于傳感器底座內圓上垂直均布有三根超磁致伸縮棒，其外圈垂直對稱布置有兩根永磁棒或兩個激磁線圈；它們的上、下方分別安裝有圓盤形上、下導磁板，且其半徑略大于永磁棒或激磁線圈的安裝半徑；兩根永磁棒充磁方向均為軸向，且方向相同；兩個激磁線圈的繞制方向相同，其電流方向也相同；永磁棒或激磁線圈的長度略短于超磁致伸縮棒的長度，使永磁棒或激磁線圈的頂面與上導磁板的底面之間留有空隙，其間填充有非導磁的黏膠，并粘貼霍爾元件；超磁致伸縮棒上繞有感應線圈；上導磁板安裝在承載塊上，下導磁板安裝在底座上，外罩安裝在下導磁板上，并把底座上的各零件封裝為整體，但所述承載塊突出于封裝外罩的上表面。該傳感器組合由本實用新型專利技術所述傳感器為基本單元構造。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及壓力傳感器技術，具體為一種超磁致伸縮壓力傳感器及該傳感器組合，國際專利分類號擬為Int.Cl.G01L 9/00 (2006.01) 技術背景壓力傳感器在工業上有著廣泛地應用。目前壓力傳感器應用較多的是電阻式壓力傳感器和壓電式壓力傳感器。 電阻式壓力傳感器在測試應用時必須將應變片粘貼在被測試件上或者傳感器 的彈性元件上，因此，粘合劑的性能將直接影響應變計的工作特性，容易產 生測量誤差。此外，電阻式壓力傳感器主要用于靜力和低頻動態力的測量。 壓電式壓力傳感器主要用于動態力的測量，因其測量信號隨時間衰減的很 快，不宜用于靜態力的測量。另外，壓電材料的抗壓強度只有4MPa，所以 用壓電材料制作的壓力傳感器量程較小，使用范圍受到限制。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本技術要解決的技術問題是，設計一種超磁 致伸縮壓力傳感器及該傳感器組合，該壓力傳感器具有輸出功率大，測試信 號準確，過載能力強，壽命長，維護方便，適應惡劣工作環境，同時適于靜 態和動態力的測量，可以采用電流激磁也可采用永磁激磁等優點。本技術解決所述傳感器技術問題的技術方案是設計一種超磁致 伸縮壓力傳感器，其特征在于所述傳感器的底座的內圓上垂直均布有三根超 磁致伸縮棒，其外圈垂直對稱布置有兩根永磁棒或兩個激磁線圈；所述兩根 永磁棒或兩個激磁線圈的上、下方分別安裝有圓盤形軟磁材料的上導磁板、 下導磁板，且其半徑略大于所述永磁棒或激磁線圈的安裝半徑；所述兩根永 磁棒充磁方向均為軸向，且方向相同；所述的兩個激磁線圈的繞制方向相 同，其電流方向也相同；所述永磁棒或激磁線圈的長度略短于所述超磁致伸縮棒的長度，使安裝后的永磁棒或激磁線圈的頂面與上導磁板的底面之間留 有空隙，在該空隙中填充有非導磁的黏膠，并在其中粘貼固定霍爾元件；所 述的超磁致伸縮棒上繞有感應線圈；上導磁板通過螺釘組合安裝在承載塊 上，下導磁板通過底面螺釘安裝在底座上，外罩通過側面螺釘安裝下導磁板 上，并把底座上的各零件封裝為整體，但所述承載塊突出于封裝外罩的上表 面。本技術解決所述傳感器組合技術問題的技術方案是設計一種大 量程傳感器組合，其特征在于它由本專利技術所述的超磁致伸縮壓力傳感器為基 本單元構造，其具體構造是 一塊承力板平放在個傳感器基本單元I的所述 承載塊上，并依靠連接桿定位；每個傳感器基本單元用螺柱組件固定在傳感 器組合底座上；所述連接桿的下端用螺紋與傳感器組合底座連接，上端用螺 母與所述承力板固定，從而構成傳感器組合整體。與現有技術相比，本技術所述超磁致伸縮壓力傳感器具有如下優 點因為超磁致伸縮壓力傳感器實施例采用了兩個霍爾元件和三個感應線圈 測量磁變化信號，所以傳感器靈敏度，精度高；因為可采用任意多個超磁致 伸縮壓力傳感器基本單元I的組合，所以傳感器量程大，且可調；因為設計 分別采用霍爾元件取靜磁場的信號和采用感應線圈提取變化磁場的信號，所 以該傳感器既適用于靜態力測量，也適用于動態力測量；由于超磁致伸縮材 料的相對磁導率較低，導磁性能差，而材料的尺寸較大，漏磁嚴重，因此在 壓力傳感器的結構設計中，使用磁性能良好的軟磁材料做上導磁板和下導磁 板，以有效防止磁泄漏，并采用聚磁原理，使其中超磁致伸縮棒所處的磁場 盡量均勻，這樣不但可以提高超磁致伸縮材料的利用率，減小材料內部應 力，而且還可以提高整個壓力傳感器的靈敏度、精度和線性度；本技術 可以采用永久磁鐵提供超磁致伸縮壓力傳感器的偏置磁場，所以不需激磁線 圈和供電系統，不耗電，不存在線圈發熱的問題，且使用壽命長，可以長期 無維護運行；本技術也可采用電流激磁方式，其提供的偏置磁場可調、 工作電壓也較低，具有優良的安全性能和可以反復實驗的特點；因為超磁致 伸縮材料居里溫度較高，為360 — 39(TC，工作溫度較寬，即使加熱到居里 溫度以上，也只是瞬時地失去磁致伸縮特性而不會產生永久的退極化，可適 用于高溫等惡劣工作環境，當冷卻到居里點溫度以下時，其磁致伸縮特性又可完全恢復，故無過熱失效問題；超磁致伸縮材料機械響應時間僅百萬分之 一秒，比人的思維還快，因此制作的力傳感器響應速度快；因為超磁致伸縮 材料同一磁場下，隨著應力的增大到一定值，相對磁導率將趨于不變，而且稀土鐵超磁致伸縮材料的壓縮屈服應力高達700Mpa，可經受住700MPa的壓 力而不損壞，所以超磁致伸縮壓力傳感器具有很高的承載能力，而且過載能 力強；因為該傳感器無需粘貼應變片，不需要中間耦合介質，在設計制造和 安裝方法上相對簡單。本技術采用以上措施后，感測信號輸出功率己經 足夠大，以至不需要信號放大系統或對放大環節要求降低，簡化了裝置結 構，提高了精度，這也是本技術傳感器優于壓電式傳感器之處。附圖說明圖1為本技術超磁致伸縮壓力傳感器一種實施例的整體結構主視圖2為本技術超磁致伸縮壓力傳感器一種實施例的整體結構俯視圖3為本技術4個超磁致伸縮壓力傳感器一種組合方式的實施例 主視圖(剖視圖)；圖4為本技術4個超磁致伸縮壓力傳感器一種組合方式，但拆去 承力板18和螺母20后的實施例俯視圖5為本技術超磁致伸縮壓力傳感器選用的超磁致伸縮材料在不 同壓應力下相對磁導率與磁場強度的關系圖。具體實施方式下面結合實施例及其附圖進一步敘述本技術本技術設計的超磁致伸縮壓力傳感器(以下簡稱傳感器)實施例(參見圖1、 2所示)，其特征在于所述傳感器的底座2的內圓上垂直均布 有三根超磁致伸縮棒6，其外圈垂直對稱布置有兩根永磁棒5或兩個激磁線 圈17;所述兩根永磁棒5或兩個激磁線圈17的上、下方分別安裝有圓盤形 軟磁材料的上導磁板8、下導磁板3，且其半徑略大于所述永磁棒5或激磁 線圈17的安裝半徑；所述兩根永磁棒5充磁方向均為軸向，且方向相同；所述的兩個激磁線圈17的繞制方向相同，其電流方向也相同；所述永磁棒5或激磁線圈17的長度略短于所述超磁致伸縮棒6的長度，使安裝后的永 磁棒5或激磁線圈17的頂面與上導磁板8的底面之間留有空隙，在該空隙 中填充有非導磁的黏膠，并在其中粘貼固定霍爾元件14;所述的超磁致伸 縮棒6上繞有感應線圈13;上導磁板8通過螺釘組合安裝在承載塊9上，下 導磁板3通過底面螺釘安裝在底座2上，外罩7通過側面螺釘4安裝下導磁 板3上，并把底座2上的各零件封裝為整體，但所述承載塊9突出于封裝外 罩7的上表面。本技術傳感器的進一步信息是實施例所述的下導磁板3用4個底面 螺釘1安裝在傳感器的底座2上，永磁棒5或激磁線圈17及超磁致伸縮棒 6用粘接劑與下導磁板3連接；同樣，上導磁板8也是用粘接劑與超磁致伸 縮棒6連接，承載塊9用螺釘組合(10、 11、 12)與上導磁板8連接，外罩 7用側面螺釘4與下導磁板3連接，并把底座2上的各零件封裝為整體，但 所述承載塊9突出于封裝外罩7的上表面。工作時，施加的壓應力通過承 載塊9施加到上導磁板8上，再施加到超磁致伸縮棒6上；永磁棒5的長度 略短于超磁致伸縮棒6的長度，使永磁棒5和上導磁板8之間保留一空隙， 在該空隙中填充有非導磁的黏膠，并在其中粘貼固定霍爾元件14,以便測 量靜態壓力；同時在所述超磁致伸縮棒6上繞上感應線圈13，用于測量動 態壓力。需要說明的是，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超磁致伸縮壓力傳感器，其特征在于所述傳感器的底座的內圓上垂直均布有三根超磁致伸縮棒，其外圈垂直對稱布置有兩根永磁棒或兩個激磁線圈；所述兩根永磁棒或兩個激磁線圈的上、下方分別安裝有圓盤形軟磁材料的上導磁板、下導磁板，且其半徑略大于所述永磁棒或激磁線圈的安裝半徑；所述兩根永磁棒充磁方向均為軸向，且方向相同；所述的兩個激磁線圈的繞制方向相同，其電流方向也相同；所述永磁棒或激磁線圈的長度略短于所述超磁致伸縮棒的長度，使安裝后的永磁棒或激磁線圈的頂面與上導磁板的底面之間留有空隙，在該空隙中填充有非導磁的黏膠，并在其中粘貼固定霍爾元件；所述的超磁致伸縮棒上繞有感應線圈；上導磁板通過螺釘組合安裝在承載塊上，下導磁板通過底面螺釘安裝在底座上，外罩通過側面螺釘安裝下導磁板上，并把底座上的各零件封裝為整體，但所述承載塊突出于封裝外罩的上表面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊慶新，閆榮格，樊長在，張順心，童保林，劉福貴，夏煜，周曉冬，
申請(專利權)人：河北工業大學，秦皇島市科技投資公司，
類型：實用新型
國別省市：12[中國|天津]