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磁性液体(Magnetic Fluid,简称MF)是一种新型的功能材料,它是一种含有均匀分布的铁磁性微粒的稳定的胶状悬浮液,既具有固体磁性材料的磁特性,又具有液体的流动性。磁性液体的这种独特性能吸引越来越多的研究人员对其在传感器领域的理论及应用进行研究,例如倾斜传感器、加速度传感器等。
磁性液体微压差传感器的两种实现方案:开磁路螺线管式自感传感器和开磁路螺线管式互感传感器。前者根据磁性液面高度变化导致线圈自感系数的变化这一现象测量自感差,从而通过自感差值的变化反映微压差的变化;后者是在第一种方案的基础上增加两互感线圈,用来测互感电压差,通过电压差的变化来反映微压差的变化。比较两种方案的优劣,选取最佳方案开磁路螺线管式互感传感器。
本文设计了传感器的结构模型,并推导出了传感器的数学模型。然后,对所建立的传感器模型进行了磁场仿真分析。通过后处理求出了电感矩阵,并且计算出了微压差与感应电压差的关系曲线。最后,搭建了实验平台对该模型进行了实验验证,并且对实验数据和仿真数据进行了对比和分析。仿真结果和实验结果表明所设计的传感器模型是合理的,同时表明这种新型传感器具有线性度好、灵敏度高等优点。