[发明专利]一种力敏传感单元磁致链化实时成链控制装置和方法

说明书

本发明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；本发明可提高磁致成链的控制精度以及成链效果。

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实时成链控制装置和方法。

背景技术

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。

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。

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。

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实时成链控制装置，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。

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。

可选地，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。

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。

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：

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。

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。

可选地，确定所述磁性颗粒的环形面电流，包括：

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。

可选地，多个磁性颗粒的环形面电流表示为：

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。

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：