一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法，包括：粘度检测模块，用于通过旋转阻力矩检测待测液体的粘度；磁场发生模块，用于为待测液体提供外加磁场；主控模块，用于构建待测液体中磁性颗粒的动态磁致力学模型，并根据粘度检测数据结合所述动态磁致力学模型，调节磁场发生模块输出磁场强度，控制所述待测液体中磁性颗粒磁致成链；本发明专利技术可提高磁致成链的控制精度以及成链效果。提高磁致成链的控制精度以及成链效果。提高磁致成链的控制精度以及成链效果。

【技术实现步骤摘要】
一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法


[0001]本专利技术涉及传感器制造及应用领域，尤其涉及一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法。

技术介绍

[0002]粘度计主要作用是测量液体或胶体的粘度，磁场发生器主要用于磁场控制。目前国内力敏传感单元磁致链化装置发展缓慢，磁场发生器产生静态磁场，不能实时随粘度变化进行磁场大小动态控制；传统的磁致链化装置中粘度测量装置和磁场发生器实分开，使用过程中用已知粘度与磁场关系的经验值进行调整磁场调节，制备的敏感单元存在灵敏度差、压阻线性度差、磁链完整度差等问题，制约了磁致力敏传感单元在传感器行业的应用和发展。
[0003]上述传统方法不能反应成链过程粘度变化与外加磁场大小的关系，主要通过经验设置磁场大小，导致成链效果不佳。

技术实现思路

[0004]鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提出一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法，主要解决现有磁致成链缺乏实时精确的动态控制，成链效果不佳的问题。
[0005]为了实现上述目的及其他目的，本专利技术采用的技术方案如下。
[0006]一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，包括：
[0007]粘度检测模块，用于通过旋转阻力矩检测待测液体的粘度；
[0008]磁场发生模块，用于为待测液体提供外加磁场；
[0009]主控模块，用于构建待测液体中磁性颗粒的动态磁致力学模型，并根据粘度检测数据结合所述动态磁致力学模型，调节磁场发生模块输出磁场强度，控制所述待测液体中磁性颗粒磁致成链。
[0010]可选地，所述粘度检测模块包括转子，将所述转子浸入所述待测液体中，控制所述转子转动，获取所述转子的旋转阻力矩。
[0011]可选地，所述旋转阻力距表示为：
[0012][0013]其中，η为所述待测液体粘度，S为所述转子旋转面面积，r为所述转子转转面半径，v为所述转子的转速，ω为所述转子的旋转角速度。
[0014]可选地，所述粘度检测模块包括温度传感器，通过所述温度传感器检测的环境温度对所述粘度检测模块的转子进行调速。
[0015]可选地，构建待测液体中磁性颗粒的动态磁致力学模型，包括：
[0016]确定磁性颗粒的环形面电流，根据所述环形面电流和外加磁场，获取磁性颗粒的动态磁致力学模型力学模型。
[0017]可选地，所述磁场发生模块包括一组平行且连通的共轴线圈，线圈内的电流大小和方向相同，且线圈之间的距离等于线圈半径。
[0018]可选地，确定所述磁性颗粒的环形面电流，包括：
[0019]将单个磁性颗粒分子看作球状颗粒，并将单个磁性颗粒切分为n个截面薄片，对所述n个截面薄片的环形面电流求和，得到对应磁性颗粒的环形面电流。
[0020]可选地，多个磁性颗粒的环形面电流表示为：
[0021][0022]其中，N为单位体积分子个数，A为磁性颗粒中心截面积，I
m
为每个分子电流大小，ds为磁性颗粒截面圆向里r圆周上单位距离。
[0023]可选地，所述磁性颗粒的动态磁致力学模型力学模型表示为：
[0024]F＝F1+F2＝2πRIB
‑
6πRη0μ
[0025]其中，F1表示磁性颗粒所受磁力，F2表示水平方向磁性颗粒所受粘性阻力，F表示水平方向磁性颗粒水平方向所受合力，R：磁性颗粒半径；I：磁性颗粒中的环形电流；B：外加磁场大小；η0：待测液体的有效粘度；μ：磁性颗粒运动速度，与运动方向相反。
[0026]一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制方法，包括：
[0027]通过浸入待测液体的检测模块的检测端对应的旋转阻力矩检测待测液体的粘度；
[0028]构建待测液体中磁性颗粒的动态磁致力学模型，并根据粘度检测数据结合所述动态磁致力学模型，调节外加磁场强度，控制所述待测液体中磁性颗粒磁致成链。
[0029]如上所述，本专利技术一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法，具有以下有益效果。
[0030]力敏传感单元的磁致链化过程中，通过对胶体状敏感单元的粘度实时检测，再根据粘度计实时测得的粘度数据进行调整磁化外磁场大小使磁性颗粒磁化构成最佳磁链。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一实施例中力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0034]请参阅图1，本专利技术提供一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，包括：磁致成链控制装置主要分三个模块：粘度检测模块01、磁场发生模块03和主控模块02；
[0035]粘度检测模块01的检测原理为：通过把转子伸入到待测液体中，旋转转子把阻力转换成阻力矩。旋转阻力矩可表示为：
[0036][0037]进一步，通过旋转力矩模型可以反解出粘度，粘度模型可以简化表示为：
[0038][0039]考虑到转子两端的阻力需要把(1
‑
3)变成(1
‑
4)，把简化，可以得到：
[0040]θ≈kθ(1
‑
4)
[0041]根据磁性颗粒的种类、混入悬浮液中的比例，进行实时检测粘度。在一实施例中，粘度检测模块01包括粘度仪和温度传感器，采用粘度仪可以准确检测出悬浮液的粘度。温度传感器能够根据环境温度进行无极调速，消除了普通粘度仪检测过程中换转子所带来的检测操作误差。
[0042]在一实施例中，磁场发生模块03主要作用是通过电流大小控制磁场大小，通过磁场大小控制磁性颗粒磁致成链；磁场发生模块03可选用EMS61000
‑
8K工频磁场发生器是针对工频磁场抗扰度试验的特点和要求而专门设计的高可靠性工频磁场发生器。该磁场发生器采用亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形(方形)线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同。线圈之间距离d正好等于圆形线圈的半径R时，这种圆形载流线圈称为Helmhohz线圈。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场，电流与磁场有很好的线性关系。具有性能稳定、操作简易等优点。该磁场发生器能够为磁性颗粒磁化提供一个准确、理想的磁化依据。
[0043]磁力大小模型推导：
[0044]磁性颗粒所受磁力主要由磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，其特征在于，包括：粘度检测模块，用于通过旋转阻力矩检测待测液体的粘度；磁场发生模块，用于为待测液体提供外加磁场；主控模块，用于构建待测液体中磁性颗粒的动态磁致力学模型，并根据粘度检测数据结合所述动态磁致力学模型，调节磁场发生模块输出磁场强度，控制所述待测液体中磁性颗粒磁致成链。2.根据权利要求1所述的力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，其特征在于，所述粘度检测模块包括转子，将所述转子浸入所述待测液体中，控制所述转子转动，获取所述转子的旋转阻力矩。3.根据权利要求2所述的力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，其特征在于，所述旋转阻力距表示为：其中，η为所述待测液体粘度，S为所述转子旋转面面积，r为所述转子转转面半径，v为所述转子的转速，ω为所述转子的旋转角速度。4.根据权利要求2所述的力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，其特征在于，所述粘度检测模块包括温度传感器，通过所述温度传感器检测的环境温度对所述粘度检测模块的转子进行调速。5.根据权利要求2所述的力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，其特征在于，构建待测液体中磁性颗粒的动态磁致力学模型，包括：确定磁性颗粒的环形面电流，根据所述环形面电流和外加磁场，获取磁性颗粒的动态磁致力学模型力学模型。6.根据权利要求2所述的力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置，其特征在于，所述磁场发生模块包括一组平行且连通的共轴线圈，线圈内的电流大小和方向相同，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林远长，代康，何国田，何玉泽，刘东，尚明生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：