[发明专利]一种基于层状磁流变弹性体的位移传感器

权利要求书

1.一种基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于:包括壳体(1)、弹簧(2)、接触头(3)、磁芯(4)、漆包线(5)、电源(6)、层状磁流变弹性体(7)、转换电路(8)和显示器(9)；壳体(1)由上至下设置接触头移动腔(11)、磁芯移动腔(12)、层状磁流变弹性体安装腔(13)；接触头移动腔(11)内安装接触头(3)，接触头轴(31)底部连接接触头底盘(32)，接触头轴(31)位于接触头底盘(32)轴心位置，底盘设置上下对应、左右两侧对称的弹簧，接触头底盘(32)底部下端轴心安装磁芯(4)；磁芯(4)外部缠满漆包线(5)，漆包线(5)两端分别与电源(6)的正负极相连；所述层状磁流变弹性体(7)置于壳体(1)底端层状磁流变弹性体安装腔(13)内，由多个磁流变弹性体薄层构成；所述的转换电路(8)通过导线与层状磁流变弹性体(7)相连；所述的转换电路(8)与显示器(9)相连。

2.根据权利要求1所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于:所述的转换电路(8)由校准单元(81)和监测单元(82)组成；校准单元(81)由第一电源和第二电源、电阻R₃和R₄、运算放大器LM725组成；校准单元(81)中的LM725运算放大器为增益放大器，R₃为反馈电阻，MRE端的输入信号接到LM725运算放大器的同相输入端，输出信号经过电阻R₃接到反相输入端，再经过变电阻R₄接地，实现了信号的同相比例放大，即输出电压与输入电压的幅值成正比，且相位相同。

3.根据权利要求2所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于:监测单元(82)由二极管D1和D2并联、电阻R5、R6和R7、运算放大器LM725、电容C3组成；MRE端的电压输入信号接到运放的同相输入端，输出信号经过电阻R₅接到反相输入端，再经过变电阻R₆接地，为了获得更大的电压增益，并且使输出信号相比输入信号变化更加明显，设置电阻R5的大小为R6的1000倍，这样MRE端的微小电压变化都可以由LED显示出来；保护发光二极管电阻R₇连接并联的二极管，并接地，电容C为耦合电容。

4.根据权利要求3所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于:所述的磁芯(4)向下运动时，通过层状磁流变弹性体(7)的磁感应强度B发生变化，磁芯(4)的运动位移x与层状磁流变弹性体(7)磁感应强度B的关系可由计算出，其中N为漆包线(5)的匝数，μ₀为真空磁导率，r为漆包线(5)的平均半径，L为磁芯(4)的长度，x为磁芯(4)的运动位移。

5.根据权利要求3所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于:所述的两个发光二极管D1及D2为不同颜色的发光二极管。

6.根据权利要求1所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于，所述层状磁流变弹性体(7)由多层厚度为1mm磁流变弹性体薄片叠加而成。

7.根据权利要求6所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于，磁流变弹性体薄片基体选用卡夫特704RTV硅橡胶。

8.根据权利要求6所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于，磁流变弹性体薄片的磁性颗粒选用BASFBASF公司生产的平均直径为5μm的羟基铁粉。

9.根据权利要求6所述的基于层状磁流变弹性体的位移传感器，其特征在于，磁流变弹性体薄片添加剂选用二甲基硅油和石墨粉。