[发明专利]快速回归型磁性液体全方位水平倾角传感器

说明书

本发明为一种快速回归型磁性液体全方位水平倾角传感器，该传感器包括磁性液体测量元件、支架、水平底座和堆叠式永磁体；所述磁性液体测量元件包括封闭球壳、三个隧道磁电阻传感器、连接杆、连接环和磁性液体；封闭球壳内装有占球壳体积40％～50％的磁性液体和堆叠式永磁体，所述的堆叠式永磁体由3‑5块圆柱形永磁体堆叠组成，中间的一块圆柱形永磁体四周均匀分布四根回归杆。该传感器通过堆叠式永磁体的设计，解决了随倾斜角变化磁感应强度B变化率不均匀的问题，显著地提高了传感器的测量精度以及传感器的稳定性，并通过回归杆的设计，使堆叠式永磁体快速回归稳定状态提高了传感器的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种倾角传感器，主要涉及一种快速回归型磁性液体全方位水平倾角传感器。

背景技术

随着科技的不断进步，社会生产实践中常常需要精确地测量工作平面相对于水平面的倾斜角度，例如高精度激光仪器调平、工程机械调平、大坝监测、卫星导弹的发射角度、飞行器飞行姿态等，因此倾角传感器有着十分广泛的应用前景。目前工业上应用的倾角传感器可以分为“固体摆”、“液体摆”、“气体摆”三种。相比于“固体摆”和“液体摆”式倾角传感器，“气体摆”式倾角传感器容易受到诸多因素的干扰，因此“气体摆”式倾角传感器的性能稳定性差、实际应用率低。相比与“液体摆”式倾角传感器，“固体摆”倾角传感器存在机械滞后以及磨损的问题。

现有一种磁性液体传感器，它具有一个玻璃管，玻璃管充有非磁性载液和约半容器体积的磁性液体，玻璃管的径向外周缠绕着激励线圈、差分感应线圈。激励线圈产生磁场，磁化管内的磁性液体，当玻璃管倾斜时，磁性液体在重力的作用下移动，其外周缠绕的差分感应线圈产生感应电流。该电流是传感器倾斜角的函数。由于该种倾角传感器只能够测量某一固定方向的倾斜角，实际使用中测量三维空间倾斜角需要至少两个相互垂直放置的倾角传感器才可以实现三维空间内倾斜角的测量，该倾角传感器不能实现同步测量倾斜角和偏转角；由于该种传感器本身结构的限制，倾角传感器管内磁性液体随着倾斜角增加在重力作用下的移动越来越小，所以倾角传感器的测量精度会随着倾角的增加而降低，该倾角传感器不能实现±180°全角度的测量；由于该种传感器需要通过激励线圈产生磁场，所以使用该倾角传感器需要配备相应的激励电源，增加了倾角传感器的使用难度和成本，通过差分感应线圈实现倾角信号到电信号的转化，增加了传感器的体积和重量，不便于在现有的系统中使用。

发明内容

针对当前技术中存在的不足，本发明的目的为提供一种适用于三维空间内±180°全角度、多方位测量的倾角传感器。该传感器通过磁性液体测量元件的设计，解决了现有磁性液体传感器测量方向固定单一、测量范围窄等问题，该传感器可以同步测量三维空间内倾斜角和偏转角并且测量范围扩展到±180°，显著提高了测量系统的适用性与工作效率。该传感器通过堆叠式永磁体的设计，解决了随倾斜角变化磁感应强度B变化率不均匀的问题，显著地提高了传感器的测量精度以及传感器的稳定性，并通过回归杆的设计，使堆叠式永磁体快速回归稳定状态，减小了磁性液体全方位水平倾角传感器测量等待时间，提高了传感器的工作效率。该传感器通过水平底座上指南针的设计，解决偏转方向的参照物的问题，增加了偏转方向角测量值的规范性。

本发明技术方案为：

一种快速回归型磁性液体全方位水平倾角传感器，该传感器包括磁性液体测量元件、支架、水平底座和堆叠式永磁体；所述支架通过安装孔固定在水平底座上；磁性液体测量元件安装在支架上；所述堆叠式永磁体悬浮在磁性液体测量元件内部的磁性液体中；所述水平底座由固定螺栓固定在待检测面上；