磁性液体作为一种新型功能材料,既具有磁性又有液体的流动性。它的出现在众多领域得到了新颖的应用,其中磁性液体传感器是其应用的一个重要方面,将磁性液体应用到传感器中可以提高传感器的灵敏度、线性度,减小传感器体积。本文以加速度传感器为研究对象,结合磁性液体的特性,设计一种磁性液体加速度传感器,对其结构尺寸进行了优化,通过实验测试其性能,主要研究内容如下:首先,在有限元软件Comsol中,建立了磁性液体加速度传感器的仿真模型,构建了霍尔元件输出特性曲线的函数。数值计算传感器惯性质量位移与回复力、位移与输出电压的关系,根据力与加速度的关系,得到传感器加速度与输出电压的关系,因而能计算传感器的灵敏度和量程。依据回复力与位移的线性关系得磁弹簧的等效弹性系数,再由公式计算传感器的固有频率。其次,通过正交试验,优化了加速度传感器的结构。以传感器的结构尺寸参数:中间永磁体长度、回复距离、霍尔元件位置和霍尔元件高度作为正交试验因素;以传感器的灵敏度、固有频率和量程等性能参数作为评价试验结果的三个指标,采用综合加权评分法评价传感器的综合性能,并由极差和方差法分析各参数对传感器性能的影响。在正交试验数据的基础上,利用BP神经网络映射传感器尺寸参数与性能指标的函数关系,实现传感器输出性能指标预测。最后,对传感器的静态和动态特性进行实验研究,其中动态特性包括正弦响应和阶跃响应。传感器静态输出灵敏度和量程与有限元仿真结果吻合;磁性液体加速度传感器的正弦响应输出波形、频谱与对比加速度传感器基本一致;由阶跃响应实验结果计算的传感器固有频率与仿真值近似,传感器的阻尼比与理论值相近。