[发明专利]磁流变液加速度传感器

摘要

本发明涉及一种磁流变液加速度传感器。将一非磁性质量块放置于内部充满磁流变液的非磁性容器内部，用弹簧将质量块固定于容器内。当容器存在加速度时，质量块在弹簧弹性力和磁流变液的阻尼力的作用下将与容器产生相对位移。通过检测相对位移的变化可计算出容器的加速度。由于磁流变液的阻尼系数随外磁场的变化而变化，从而通过调节外磁场调节加速度的测量范围。具有测量范围大、精度高、灵敏高、响应速度快等优点。

主权项

一种磁流变液加速度传感器，该传感器包括加速度测试装置、信号转换电路以及量程控制电路三部分,其特征为：所述加速度测试装置由非磁性容器、检测电容、磁场线圈、非磁性质量块、磁流变液和弹簧组成；磁流变液充满非磁性容器，非磁性运动块悬浮于磁流变液中，其上下两端分别被两根弹簧固定，弹簧另一端固定在非磁性容器内；磁场线圈用来为磁流变液提供磁场；将非磁性质量块当作动极板、在非磁性容器外设置定极板，二者构成检测电容；当非磁性容器运动时，非磁性质量块在弹簧弹性力、磁流变液阻尼力、自身重力、磁流变液浮力相互作用下将与非磁性容器产生相对位移，即检测电容面积将发生变化，从而检测电容将发生变化；所述信号转换电路由检测电容、反馈电阻、反馈电容和运算放大器构成的比例运算电路组成；当测试时，向电路输入一交流电压信号，该交流电压信号对比例运算电路进行激励后，将检测电容随相对位移的变化转化为交流电压信号；用嵌入式系统或虚拟仪器或单片机对该电压信号进行运算和处理即可得到相对位移随时间的变化，从而可得非磁性容器的加速度的大小；所述量程控制电路由已知电阻、反馈电阻、多路开关、磁场线圈和运算放大器构成的比例运算电路组成；当测试时，向电路输入一直流电压信号；该直流电压信号对比例运算电路进行激励后，通过多路开关控制多个反馈电阻，从而实现不同幅值的直流电压输出；用所输出的直流电压控制磁场线圈中的电流大小，从而在线圈中将产生不同大小的磁场；磁流变液在不同磁场下阻尼系数不同，从而实现加速度传感器的量程可调；根据上述测试装置，本发明进一步提出一种基于磁流变液的加速度检测方法，该方法包括以下步骤：（1）设计基于磁流变液的加速度测试装置、信号转换电路及量程控制电路；（2）通过量程控制电路选择合适的测量磁场；（3）通过信号转换电路将检测电容变化转换为电路输出电压变化；（4）通过可编程的虚拟仪器或嵌入式系统或单片机对上述电压信号采集、数据处理和运算，从而得到加速度的大小。