[发明专利]一种力敏传感单元磁致链化动态力学模型构建方法及系统

说明书

本发明提出一种力敏传感单元磁致链化动态力学模型构建方法及系统，包括：根据选定的磁性颗粒材料，对磁性颗粒进行综合力学分析，获取磁性颗粒的动态磁场受力模型；其中，综合力学分析包括：受到磁场磁力、磁化的磁性颗粒之间的磁力、重力、竖直方向粘性阻力和水平方向的粘性阻力；根据基液中加入固化剂后的粘度变化参数，构建磁性颗粒的动态粘性阻力模型；根据所述动态磁场受力模型和所述动态粘性阻力模型构建所述力敏传感单元的磁致链化动态力学模型；本发明为磁致链化精确控制提供可靠数据支撑。

技术领域

本发明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动态力学模型构建方法及系统。

背景技术

磁致力敏传感单元是一种信号转换元件，当敏感单元在受到压力时产生形变，变形会导致电阻变化，通过电阻的变化可以反解出压力的大小，从而达到力敏感知的作用。力敏传感单元广泛存在于各种力觉传感部件中。

目前国内磁致力敏传感单元的核心技术缺乏，创新能力弱，在高精度、高敏感度和高可靠性方面与欧美等国家还有着巨大差距，缺乏对新原理、新敏感单元和新材料力敏传感单元的研发和产业化能力；传统的磁致力敏传感单元灵敏度差，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。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种力敏传感单元磁致链化动态力学模型构建方法及系统，主要解决现有的方法不能精确有效解释磁致链化过程，导致无法对磁致链化过程进行准确控制，成链效果差的问题。

为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。

一种力敏传感单元磁致链化动态力学模型构建方法，包括：

根据选定的磁性颗粒材料，对磁性颗粒进行综合力学分析，获取磁性颗粒的动态磁场受力模型；其中，综合力学分析包括：受到磁场磁力、磁化的磁性颗粒之间的磁力、重力、竖直方向粘性阻力和水平方向的粘性阻力；

根据基液中加入固化剂后的粘度变化参数，构建磁性颗粒的动态粘性阻力模型；

根据所述动态磁场受力模型和所述动态粘性阻力模型构建所述力敏传感单元的磁致链化动态力学模型。

可选地，所述动态磁场受力模型表示为：

F＝2πRnIB₂

其中，R为磁性颗粒半径，nI为多个分子环形面电流，B₂为磁场发射器中磁场大小在水平方向上的磁场分量。

可选地，多个分子环形面电流表示为：

其中，n为环形面电流个数，I_m为单个分子环形面电流，I_m表示为：

其中，v1为电子速度，l为电子运动轨道周长，e为单位电荷，t为单位时间。

可选地，所述磁场发射器中磁场与电流的对应关系表示为：

B(i)＝a₁*exp(-((i-b₁)/c₁)²)+a₂*exp(-((i-b₂)/c₂)²)+a₃*exp(-((i-b₃)/c₃)²)