專利名稱：一種正弦氣體微壓力發(fā)生器的制作方法
專利說明本實用新型涉及氣體壓力發(fā)生器，具體為一種基于磁性液體的正弦氣體微壓力發(fā) 生器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的氣體壓力發(fā)生器主要包括出口調(diào)制式正弦壓力發(fā)生器、駐波管型壓力振蕩 器、容腔調(diào)節(jié)式壓力發(fā)生器等幾種，它們都是通過機械運動控制輸出壓力的波形變化，但其 波形畸變率比較大，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不易控制波形和幅度?，F(xiàn)有的磁性液體正弦壓力發(fā)生器(參見文獻(xiàn)B. H0k, Dynamic calibration of manometer systems, Medical and Biological Engineering, 1976. 3 壓力計系統(tǒng)的的動態(tài) 校準(zhǔn)，醫(yī)學(xué)和生物工程)是醫(yī)學(xué)實驗用的設(shè)備，通過固體介質(zhì)輸出的壓力信號源。其結(jié)構(gòu) 為在試管中加入磁性液體，用水封住磁性液體在試管的中間位置，壓力傳感器的探頭插到 水中，磁性液體外面纏繞線圈，通過線圈加電流產(chǎn)生磁場，磁性液體受到磁場力從而產(chǎn)生壓 力，通過水傳遞給傳感器探頭，其產(chǎn)生的正弦壓力峰峰值最大不超過ImmHg(即133Pa)的壓 力。該結(jié)構(gòu)主要用于醫(yī)學(xué)方面測量生理壓力傳感器頻率響應(yīng)。其存在主要缺點為由于磁 性液體推動水壓產(chǎn)生液體正弦壓力，水的阻尼效果比較明顯，所產(chǎn)生的正弦壓力比較小，波 形畸變率較大；同時由于壓力傳感器探頭直接接觸的介質(zhì)為水，因此檢測傳感器的使用受 到很大限制。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型擬解決的技術(shù)問題是，提出一種正弦氣體微壓 力發(fā)生器，該微壓力發(fā)生器的輸入信號為線圈電流，即用電流控制微壓力發(fā)生器的輸出， 具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，所產(chǎn)生的正弦壓力信號的頻率和大小易于控制，波形畸變小等特
點ο本實用新型解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種正弦氣體微壓力發(fā)生器， 其特征在于該發(fā)生器包括一個U型管，U型管的底部管外套裝一個激磁線圈，激磁線圈的上 面安裝有上永久磁鐵，激磁線圈的下面安裝有下永久磁鐵，激磁線圈經(jīng)導(dǎo)線與交流電源連 接；所述U型管的底部管內(nèi)裝有磁性液體，且磁性液體在永久磁鐵磁場力的作用下徑向充 滿U型管的底部管徑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器的微壓力產(chǎn)生不需要任何機 械運動，而是利用磁性液體同時具有磁性和液體的流動性兩種性能，用永久磁鐵作為直流 偏置磁場，限定磁性液體的形狀和位置，并可確保磁性液體徑向充滿U型管，采用激勵線圈 施加磁場，使磁性液體受到磁場力在磁場中運動，從而推動空氣產(chǎn)生微氣壓，結(jié)構(gòu)簡單，成 本低廉；用電流作為壓力輸出的控制信號，易于調(diào)節(jié)頻率和幅度，氣體壓力輸出波形畸變 小，可以實現(xiàn)低頻微壓力輸出。
圖1為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例的永久磁鐵磁場結(jié)構(gòu)示意 圖；圖3為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例的線圈產(chǎn)生磁場方向示意 圖；圖4為本實用 新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例在頻率為0. IHz時的壓力波 形和頻譜圖；圖5為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例在頻率為35Hz時的壓力波 形和頻譜圖；圖6為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例在頻率為IOOHz時的壓力波 形和頻譜圖；圖7為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例在不同頻率下測試所得壓 力幅值圖；圖8為本實用新型正弦氣體微壓力發(fā)生器一種實施例在不同頻率下的波形畸變 率圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進(jìn)一步敘述本實用新型本實用新型設(shè)計的正弦氣體微壓力發(fā)生器(簡稱發(fā)生器，參見圖1-8)，其特征在 于該發(fā)生器包括一個U型管1，U型管1的底部管外套裝有一個激磁線圈2，激磁線圈2的 上面安裝有上永久磁鐵4，激磁線圈2的下面安裝有下永久磁鐵5，激磁線圈2經(jīng)導(dǎo)線7與 交流電源6連接；所述U型管1的底部管內(nèi)裝有磁性液體3，且磁性液體3在永久磁鐵磁場 力的作用下徑向充滿于U型管1的底部管徑。本實用新型的工作原理是在U型管1的底部管內(nèi)裝入的磁性液體3，需要充滿U 型管1的徑向截面，由于磁性液體3具有流動性，簡單裝入并不能使其充滿U型管1。為了 讓磁性液體3在U型管1中徑向充滿，采用上永久磁鐵4和下永久磁鐵5產(chǎn)生沿U型管1 底部的徑向磁場Btl(參見圖2)，磁性液體3在永久磁鐵磁場力的作用下徑向充滿于U型管 1的底部管徑中。所述U型管1的管外繞有激磁線圈2，激磁線圈2經(jīng)過導(dǎo)線7與交流電源 6連接，交流電源6對激磁線圈2施加正弦電流，產(chǎn)生正弦磁場B (t)，磁場方向為沿U型管1 底部的軸向(參見圖3)。激磁線圈2產(chǎn)生的正弦磁場B (t)作用于磁性液體3，使磁性液體 3受到軸向正弦磁場力的作用而軸向運動，進(jìn)而壓縮空氣產(chǎn)生正弦微氣壓，正弦微氣壓從U 型管1的一個端口 8和另一個端口 9輸出。所述U型管1的兩個端口通過軟管與檢測傳感 器相連。本實用新型發(fā)生器基于磁性液體3，利用磁性液體3同時具有磁性和液體3的流動 性兩種特性，采用上、下永久磁鐵4和5限定U型管1中磁性液體3的形狀和位置，并用激 勵線圈2產(chǎn)生磁場，施加磁場力，使磁性液體3受磁場力的作用而在磁場中運動，從而推動 U型管1中的空氣產(chǎn)生微氣壓(正弦氣體微壓力)。在實驗室條件下，對本實用新型發(fā)生器進(jìn)行了測試所加電流幅值為60mA，三個典型頻率下的實驗結(jié)果壓力波形分別如圖所示(參見圖4、5、6)，每幅圖的上半部分為時域 波形圖，下半部分為頻譜圖。圖4為頻率為0. 2Hz時壓力發(fā)生器輸出的結(jié)果，上半幅圖為正 弦壓力波形，下半幅圖為輸出壓力的頻譜圖；圖5為頻率為35Hz時壓力發(fā)生器輸出的結(jié)果， 上半幅圖為正弦壓力波形，下半幅圖為輸出壓力的頻譜圖；圖6為頻率為IOOHz時壓力發(fā)生 器輸出的結(jié)果，上半幅圖為正弦壓力波形，下半幅圖為輸出壓力的頻譜圖。圖7則給出了在 不同頻率下產(chǎn)生的壓力波幅值。從上述實驗結(jié)果可以看出，本實用新型發(fā)生器能夠產(chǎn)生頻率為0. IHz 100Hz，最 大幅值為770Pa的正弦微壓力。根據(jù)實驗結(jié)果，計算正弦壓力發(fā)生器的波形畸變率，其最大 波形畸變率產(chǎn)生在頻率IOOHz時，為4. 7%;最小波形畸變率產(chǎn)生在頻率35Hz時，為0. 28%; 平均波形畸變率為1. 8% (參見圖8)?，F(xiàn)有技術(shù)的出口調(diào)制式氣體壓力發(fā)生器的波形畸變 率為3 %，激光干涉式高頻壓力發(fā)生器波形畸變率為1 10 %，北京長城計量測試技術(shù)研究 所研制的氣體壓力發(fā)生器波形畸變率為3%，可見本實用新型發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦壓力不 僅比較大，而波形畸變比現(xiàn)有技術(shù)要低，同時本實用新型發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，控制 容易，具有明顯優(yōu)勢。本實用新型發(fā)生器主 要用于為壓力傳感器的動態(tài)標(biāo)定提供正弦壓力信號源。本實用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求一種正弦氣體微壓力發(fā)生器，其特征在于該發(fā)生器包括一個U型管，U型管的底部管外套裝一個激磁線圈，激磁線圈的上面安裝有上永久磁鐵，激磁線圈的下面安裝有下永久磁鐵，激磁線圈經(jīng)導(dǎo)線與交流電源連接；所述U型管的底部管內(nèi)裝有磁性液體，且磁性液體在永久磁鐵磁場力的作用下徑向充滿U型管的底部管徑。
專利摘要本實用新型公開一種正弦氣體微壓力發(fā)生器，其特征在于該發(fā)生器包括一個U型管，U型管的底部管外套裝一個激磁線圈，激磁線圈的上面安裝有上永久磁鐵，激磁線圈的下面安裝有下永久磁鐵，激磁線圈經(jīng)導(dǎo)線與交流電源連接；所述U型管的底部管內(nèi)裝有磁性液體，且磁性液體在永久磁鐵磁場力的作用下徑向充滿U型管的底部管徑。本實用新型發(fā)生器波形畸變率低，結(jié)構(gòu)簡單，控制容易。
文檔編號G01L27/00GK201716152SQ20102026976
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者楊慶新, 楊文榮 申請人:河北工業(yè)大學(xué)