【摘 要】
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倾角传感器是机械设备和智能平台调平、机械加工等工程测量工作中非常重要的检测工具,传统倾角传感器信号传递慢、灵敏度低、体积较大,越来越难以满足现代测试技术的要求。本文创新性使用磁性液体和霍尔元件并通过改变非导磁容器,设计一种新型磁性液体倾角传感器,有效减小了倾角传感器体积、提高了倾角传感器的灵敏度,并采用理论、软件模拟仿真与实验相结合的方法对所设计的新型磁性液体倾角传感器进行了研究。理论分析方面,利
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倾角传感器是机械设备和智能平台调平、机械加工等工程测量工作中非常重要的检测工具,传统倾角传感器信号传递慢、灵敏度低、体积较大,越来越难以满足现代测试技术的要求。本文创新性使用磁性液体和霍尔元件并通过改变非导磁容器,设计一种新型磁性液体倾角传感器,有效减小了倾角传感器体积、提高了倾角传感器的灵敏度,并采用理论、软件模拟仿真与实验相结合的方法对所设计的新型磁性液体倾角传感器进行了研究。理论分析方面,利用磁性液体的Bernoulli方程、二阶浮力和霍尔效应等理论基础,计算永磁体空间磁场分布、环形永磁体与圆柱形永磁体间的磁场分布以及作用力,确定衡量本课题设计的磁性液体倾角传感器所需静态性能指标。利用Maxwell软件对永磁体磁场及磁场力仿真,确定永磁体支撑架的长度以及实验传感器样机尺寸范围。通过实验测量永磁体间作用力,确定本文设计的磁性液体倾角传感器的环形永磁体与圆柱形永磁体组合方式,搭建磁性液体倾角传感器静态性能实验台,研究所设计传感器的静态特性,包括线性度、灵敏度、分辨率、迟滞和重复性。实验结果,本文设计的磁性液体倾角传感器灵敏度K=20.9mv/°、线性度为3.18%、迟滞误差为1.43%、重复性误差为±1.27%、分辨率为0.16%,表明所设计的磁性液体倾角传感器有较高的灵敏度,静态性能满足设计要求。以上研究成果为倾角传感器新产品的研发和优化设计提供了理论和实践依据,对指导倾角传感器新产品开发有一定工程实用价值。
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