3.2 Базовая конструкция магнитожидкостного сенсора
Ниже представлены конструкции эквивалента МЖ сенсора.
Металлический шар – цельнометаллический шар с проходящей через него осью.
Рисунок 28 – Эквивалент МЖ сенсора (металлический шар)
Сферическая оболочка.
Рисунок 29 – Эквивалент МЖ сенсора (сферическая оболочка)
Полая сфера, внутреннее пространство которой заполнено магнитной жидкостью. Оболочка выполнена из эластичных материалов.
Металлический диск – цельнометаллический диск с проходящей через него осью.
Рисунок 30 – Эквивалент МЖ сенсора (металлический диск)
Магнитный диск.
Рисунок 31 – Эквивалент МЖ сенсора (магнитный диск)
Магнитное кольцо.
Рисунок 32 – Эквивалент МЖ сенсора (магнитный диск)
В качестве магнитожидкостного сенсора в системе будем использовать упругооболочечный магнитожидкостный сенсор (УОМС). Он представляет собой магнитный стержень, окруженный упругой эластичной оболочкой, заполненной магнитной жидкостью, помещенный в область действия электромагнитного поля.
Рисунок 33 – Упругооболочечный магнитожидкостный сенсор
Подобная технология уже имеет распространение в машиностроении: разработаны МЖ элементы регулирования расхода и давления жидкостей (проточный МЖ регулятор потока, вихревой МЖ клапан, клапан типа «сопло - МЖ заслонка»), элементы измерения и контроля параметров потоков (МЖ расходомер, МЖ плотномер), управляющие электромагнитные оболочки.
В данной работе магнитожидкостные сенсоры являются фактически поршнями пятисекционных насосов, непосредственно создающими гидрав-лический импульс, то есть выполняющими перекачку рабочей жидкости. Пяти секциям соотвествуют 5 катушек генерирующей оболочки. Возбуждась последовательно, они создают переменное по длине исполнительного элемента электромагнитное поле, под действием которого сенсор, волнообразно расширяясь, так же последовательно перемещает рабочую жидкость в пределах этих 5 секций, создавая таким образом гидравлический импульс.
Данная конструкция позволяет при снятии напряжения с последней катушки и подаче его на первую мгновенно переносить «горб» сенсора непосредственно из конца в начало. При использовании сенсора, указанного, например, на рисунке 5, это было бы невозможно, так как потребовалось бы осуществлять последовательное возвратное перемещение сенсора от пятой катушки обратно к первой.
Также магнитожидкостные сенсоры должны удовлетворять следующим условиям:
а) взаимодействие МЖ сенсора с управляющей электромагнитной оболочкой не должно быть контактным;
б) магнитная жидкость для сенсора должна обладать максимальной намагниченностью от 104 до 105 А/м;
в) отклонение характеристик МЖ за время безотказной работы устройства не должно превышать 5 %;
г) упругая оболочка МЖ сенсора должна обладать адгезионной стойкостью к магнитной жидкости;
д) упругая оболочка МЖ сенсора должна быть абсолютно непроница- емой для магнитной жидкости;
е) МЖ сенсоры нечувствительны к полярности управляющего напряжения на обмотках генератора электромагнитного излучения. Направление вектора перемещения МЖ сенсора в электромагнитном поле противоположно градиенту напряженности электромагнитного поля;
ж) статическая характеристика МЖ сенсора в координатах «перемещение-напряжение на обмотках» существенно нелинейна;
з) рабочий диапазон напряжений в режиме штатного перемещения МЖ сенсора составляет от 40 до 50 % от полного диапазона напряжений управления;
и) динамика перемещения МЖ сенсора в электромагнитном поле в штатном режиме такова, что постоянная времени МЖ составляет от 50 до 100 мсек/см3. Это означает, что для создания форсировочных режимов, вы-званных ситуационным жизненным форс-мажором пациента, генерирующая оболочка должна иметь на каждый см3 магнитной жидкости в МЖ сенсоре передаточную функцию форсирующего звена с соответствующей постоянной времени
W(p) = ((0.05-0.1)p+1).