【摘 要】
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磁性液体作为新型的纳米材料,既具有液体的流动性,又有固体磁性材料的磁性,所以其应用领域十分广泛。特别是对于磁性液体传感器的应用,更是在世界范围内引起了很大的关注,相关的研究成果也不断涌现。本文以加速度传感器为研究对象,利用磁性液体的二阶浮力原理,设计了一种贯通式磁性液体加速度传感器,对其零件材料进行选取,结构尺寸进行优化,并通过一系列实验探究其性能,具体的研究内容如下:理论方面,在分析了一般加速度
【基金项目】
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动密封功能界面劣化机理和性能调控（NSFC: National Natural Science Foundation of China）,项目批准号:51735006； 高温高压燃气工况自防护自润滑磁控动密封机理及特性（NSFC:National Natural Science Foundation of China）,项目批准号:U1837206；
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磁性液体作为新型的纳米材料,既具有液体的流动性,又有固体磁性材料的磁性,所以其应用领域十分广泛。特别是对于磁性液体传感器的应用,更是在世界范围内引起了很大的关注,相关的研究成果也不断涌现。本文以加速度传感器为研究对象,利用磁性液体的二阶浮力原理,设计了一种贯通式磁性液体加速度传感器,对其零件材料进行选取,结构尺寸进行优化,并通过一系列实验探究其性能,具体的研究内容如下:理论方面,在分析了一般加速度传感器的力学模型基础上,引出同样基于此力学模型的贯通式磁性液体加速度传感器的理论模型。然后分别从磁力线压缩和理论公式推导两个角度,阐述了磁性液体的二阶浮力原理,并理论推导了适用于磁性液体的N-S方程和伯努利方程。仿真方面,通过有限元软件Maxwell,建立贯通式磁性液体加速度传感器的二维仿真模型,分别对环形永磁体与固定永磁体之间磁场力大小以及霍尔元件检测位置的磁感应强度进行数值计算,得出了复合磁芯线性运动范围,确定了合适的管径和环形保持架长度。实验方面,首先通过流变仪测试了三种磁性液体的粘度情况,选择出最为合适的煤油基磁性液体。其次预实验探究了不同输入电压,不同管长对传感器输出特性的影响。然后依据仿真和预实验结果,确定了传感器结构尺寸,并进行贯通式磁性液体加速度传感器的制作与运动实验台的搭建。最后进行多组正负向加速度信号的输入实验研究,并由实验结果计算出传感器的精度,线性度,灵敏度,量程等各个参数。
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