压差传感器用磁性液体的制备及特性分析-论文.pdf

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1、字木交；赢理论，研发，设计／捌造压差传感器用磁性液体的制备及特性分析郝瑞参-，李德才：，刘华刚t。龚雯1(1．北京电子科技职业学院机械工程学院，北京100176：2．北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044霉性传—感一器磁的性输液出特体的性磁同化时麟性磁能性和液快体速响应特快性速矗响应鲁特进行性了也会测使试并羼得誊出结论具制有备较较好高{磁一化l应强特度性的≮磁因性此液，磁体性，可液提体高在篷压差傣惑鼹领域必祷锝融广泛菠是酾毒≯j

2、_誓j≥-0关键谲：磁性液体{蹑差侮惑器备特性

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5、中图分类号iTH145文献拥A--一。幸

6、}垂8；号iO。2-2333(2014)07-0O29—030引言颗粒间的团聚现象，我们先用表面活性剂对铁磁性颗粒磁性液体作为21世纪一种新兴的功能材料，被广泛进行包裹，然后再加入分散剂，这样可以加强磁性液体的关注并已厢于很多新领域的研究”，如密封、传感、减振稳定性。制备时Fe和Fe摩尔比为2：】，反应温度选用等。而传感器、生物医学等应用是近几年新兴起来的应用50℃。领域。磁性液体压差传感器是将磁性液体作为传感介质进如图2为制得的磁液体及其电镜照片。将实验制得的行T作的新型压差传感器，它的工作原理主要是利用磁磁性液体放入旋转式黏度计测

7、量其密度为1．1xl0，ke-／m，，性液体的磁性和流动性，通过将压差转化成磁性液体对电黏度为2．42mPa．s，这种磁性液体比较适合用于加速度磁场的响应，继而再转化为可测电信号而实现测量的。传感器、压差传感器等的传感介质。差传感器用磁性液体的磁化性能和快速响应特性是影响磁性液体压差传感器的输出特性的两个非常重要一¨·’的因索，本文用化学共沉淀法制备了传感器用磁性液体，分析了磁性液体的磁化性能和快速响应特性并对其进行测试。压差传感器用磁性液体．的制备磁液体的制备方法2磁化性能多，本文在无氮条件下，2．，磁学模型化学共沉淀法制得纳米在磁

8、性液体中，每个磁性颗粒都可等效为一个环形磁性颗粒，然后用分散剂电流，而每一个电流环又都有一个磁矩方向，如图3(a)所其均匀分散到相应量的示。而当磁性液体周围施加磁场后，这些电流环的磁矩方载液中得到所需磁性液向会瞬间转向和磁场方向一致的方向，如图3(b)所示。体图l为磁性液体的制备流程。制备过程中，为了降低当外加磁场为风时，根据被磁化物质的特性，磁性基金项目：国家自然科学基金项目(51375039)；北京市教委面液体内部的磁感应强度有个增量Bj14．-15，可表示为：上项目(KM201410858001)B=Bo+B(1)机械工程师20

9、14年第7期；29字木交i赢理论，研发，设计，翻造转向与磁场一致的方向，此即为磁性液体的超顺磁性，也就是没有磁滞效应，也正是这种超顺磁性使磁性液体具有了对磁场的快速响应特性，从而颗粒对磁场的响应时间几乎可以忽略。所以磁性液体的快速响应特性使压差传感器的测量响应时间可忽略不计，这在一定程度上提高了测量质量和效率，也体现了它在压差传感器应用』-的优越性。4结论1)制备了压差传感器用磁性液体，并对其密度、黏度式中，为总的磁感应强度，为附加磁感应强度。进行了测量，分析磁性液体的磁化模型并对其磁化曲线磁性液体可等效为分子电流环的组合，每个分子电

10、进行了测试。流环都是一个小的载流线圈，假设分子电流环的磁矩为2)磁性液体为超顺磁性材料，作为传感介质，其磁化m，则磁化强度为：∑J，l／oo性能是影响磁性液体压差传感器性能的重要因素，所以其中，是包含∑m的体积。在制备磁性液体时应尽量提高其磁化强度，从而可提高式(1)中的附加磁感应强度曰与磁化强度M的关系压差传感器的输出性能参数及灵敏度。为：B=／x，3)磁性液体的快速响应特性使传感器的响应时间几所以磁性液体的本构方程为：乎可忽略的又一个非常重要的因素，为它作为传感介质B=Bo+／xoM=go(H+M)。(2)提供了更加优越的条件，也

11、必定会使传感直用快速发展式(2)也川‘写成：：)(I+X)强。并在传感领域获得高度青睐。式中：曰为介质内的磁感应强度；为空气中的磁感应强[参考文献]度；和．分别为磁性液体的磁导率和磁化率；日为磁[1]李德才．磁性液体密封理论发应用[M]．北京：科学m版礼，2Ol0：25—35．场强度；^彳为磁性液体的磁化强度。[2]MitamuraY，YanoT，NakamuraW，eta1．Amagnetic·fluidseal因此，磁性液体的磁导率可写成：1=(I+X)。forrotarybloodpumps：Behaviorsofmagneti

12、cfluidsiI1amagneti(一作为传感介质，磁性液体的磁导率是影响感应电压fluidseal[J]．BiomedMaterEng．2013，23(1-2)：63—74的重要参数，因此，磁性液体用于压差传感器时，