基于磁性液体的加速度传感器的制作方法

本实用新型涉及一种惯性传感器领域，特别是基于磁性液体的加速度传感器。

背景技术：

现有的基于磁性液体的加速度传感器，主要采用三种传感模型实现传感检测：其一是以磁性液体单独作为敏感元件；其二是基于一阶浮力原理，利用沉浸于磁性液体中的非磁性物质，在磁性液体中位置的变化，感测信号；其三是基于二阶浮力原理，磁性液体及其可以浮起的比重大于自己的永磁体，共同作为感测磁芯。但是，对于传统的磁性液体传感器，当磁性液体受外加磁场作用，在盛装磁性液体的容器内运动时，由于磁性液体的粘性作用，使其粘附于容器内壁，产生粘性摩擦，造成传感响应的延迟与误差，从而影响传感器的鲁棒性和检测精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种检测精度高的基于磁性液体的加速度传感器。

为了实现上述目的，本实用新型所设计的基于磁性液体的加速度传感器，包括永磁体和容器，所述容器为密闭容器且内部装有磁性液体，且该磁性液体是能在永磁体作用下形成Rosensweig尖峰的磁性液体，所述容器上设有透光窗口，该透光窗口的底边与Rosensweig尖峰的轴线重合，上述容器的两侧还分别设有红外线发生器和光电二极管，且光电二极管与透光窗口同侧，所述光电二极管是用于将从透光窗口透过的红外光线转化为电信号的光电二极管，另外该光电二极管还依次连接有数据采集卡和输出端，所述数据采集卡是以高频率采集从光电二极管得到的电信号的数据采集卡。

为了便于观察Rosensweig尖峰的位置，从而保证透光窗口的底边与Rosensweig尖峰的轴线重合，所述容器为透明容器。

基于Rosensweig尖峰的加速度传感器，是利用基于Rosensweig尖峰的物理特性。磁性液体在外加磁场作用下，产生锥形的尖峰，这种现象被称为Rosensweig尖峰效应。该传感器基于上述磁性液体的Rosensweig尖峰运动原理，运动物体发生加速度变化时，可测得加速度变化幅度和方向。

在具体使用过程中，首先往容器中部分充入磁性液体，调整外加磁场令其产生Rosensweig尖峰，以作为该传感器的敏感元件。由于在容器的两侧分别设有红外线发生器和光电二极管，且Rosensweig尖峰对于光线有阻挡作用。当物体产生加速度变化时，Rosensweig尖峰的尖端因为惯性随之摆动，因此透光面积随之变化，光线强度通过光电二极管转化为电信号，数据采集卡以高频率采集从光电二极管得到的电信号，通过输出端输出后待处理。实时测得Rosensweig尖峰形态变化量，经校准换算后可获取加速度方向与大小。

本实用新型得到的基于磁性液体的加速度传感器，针对现有磁性液体传感器延迟大、精度低的缺陷，基于Rosensweig尖峰运动原理，由于尖峰的自由尖端运动时，不会出现粘性附着于管壁等现象，必然对外界刺激的变化更敏感，避免了敏感元件与容器间的摩擦，从而减小信号延迟，提高检测精度。

附图说明

图1是实施例的基于磁性液体的加速度传感器的结构示意图；

图2是实施例的基于磁性液体的加速度传感器的原理图。

图中：永磁体1、容器2、Rosensweig尖峰3、透光窗口4、红外线发生器5、光电二极管6、数据采集卡7、输出端8、形变Rosensweig尖峰9、投影面积差10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例：

如图1所示，本实施例提供的基于磁性液体的加速度传感器，包括永磁体1和容器2，所述容器2为密闭容器且内部装有磁性液体，且该磁性液体是能在永磁体1作用下形成Rosensweig尖峰3的磁性液体，所述容器2上设有透光窗口4，该透光窗口4的底边与Rosensweig尖峰3的轴线重合，上述容器2的两侧还分别设有红外线发生器5和光电二极管6，且光电二极管6与透光窗口4同侧，所述光电二极管6是用于将从透光窗口4透过的红外光线转化为电信号的光电二极管6，另外该光电二极管6还依次连接有数据采集卡7和输出端8，所述数据采集卡7是以高频率采集从光电二极管6得到的电信号的数据采集卡7。

为了便于观察Rosensweig尖峰3的位置，从而保证透光窗口4的底边与Rosensweig尖峰3的轴线重合，所述容器2为透明容器。

如图2所示，本实施例提供的基于磁性液体的加速度传感器的原理是当传感器处于静止或匀速直线运动状态下，Rosensweig尖峰3呈圆锥形；当传感器处于加速或减速状态时，Rosensweig尖峰3发生变形成为形变Rosensweig尖峰9。通过监测Rosensweig尖峰3在透光窗口4中的投影面积差10，测得加速度大小与方向。

在具体使用过程中，首先往容器2中部分充入磁性液体，调整外加磁场令其产生Rosensweig尖峰3，以作为该传感器的敏感元件。由于在容器2的两侧分别设有红外线发生器5和光电二极管6，且Rosensweig尖峰3对于光线有阻挡作用。当物体产生加速度变化时，Rosensweig尖峰3的尖端因为惯性随之摆动，因此透光面积随之变化，光线强度通过光电二极管6转化为电信号，数据采集卡7以高频率采集从光电二极管6得到的电信号，通过输出端8输出后待处理。实时测得Rosensweig尖峰3形态变化量，经校准换算后可获取加速度方向与大小。