论文部分内容阅读
磁流体作为一种新型功能材料同时具有磁性和液体材料的流动性,其独特的性能使其在密封、阻尼、印刷和传感等技术领域有广泛的应用。本文结合河北省自然科学基金重点项目“磁流体加速度传感器的理论与实验研究(503028)”这一既具有科学价值又具有工程实际意义的课题,设计了一种差动变压器式磁流体加速度传感器,并对其进行了理论与实验研究,主要研究内容如下: 1.在分析加速度传感器力学结构特性的基础上,设计了差动变压器式磁流体加速度传感器的结构。该传感器以磁流体作为敏感质量,环形磁铁对磁流体的磁场力作为传感器的弹性恢复力,磁流体的粘性力作为阻尼,从而提高了传感器的抗过载能力;磁流体受振动作用发生变形,差动变压器输出电压直接反映了加速度的变化,不需要信号转换电路。此外,通过环形磁铁对磁流体的作用力分析确定了环形磁铁的充磁方式。 2.测量并分析了磁流体物理性能。测量了磁流体的密度,粘度,表面张力等与加速度传感器相关的物理性能,在此基础上详细分析了磁流体加速度传感器的特性,分析了磁流体所受的磁场力。 3.提出了用薄膜比拟法计算磁流体的静态变形。由于磁流体在静态下受到的各个力都是恒定的,因此在静态分析时可以不考虑磁流体的流动性,采用薄膜比拟法计算磁流体膜的静态变形。 4.基于最小势能原理,推导出了磁流体加速度传感器动态有限元磁—机械耦合模型。对磁流体加速度传感器的动态特性进行仿真。 5.对磁流体加速度传感器进行实验研究。研制了磁流体加速度传感器的测量电路,成功实现了输出信号的数码显示和波形再现,已用于实验测量;对传感器的静态、动态性能进行了测试,分析了影响传感器灵敏度的因素。测量阻尼比为0.63,接近最佳阻尼比。