专利名称：基于磁流变体智能传感技术的磁流变(液)阻尼器健康在线自诊断检测方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于磁流变(液)应用技术领域，具体涉及磁流变(液)阻尼器的可靠性和安全性检测，尤其能识别磁流变液阻尼器安全和危险状态的健康在线自诊断检测方法及
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背景技术：
磁流变液阻尼器是以磁流变液作为工作介质的阻尼器，具有结构简单、能耗低、提供阻尼力大、阻尼力可调范围宽等特点。在航空、汽车、桥梁土木工程结构的振动控制方面具有广阔的发展前景(李忠献，吴林林，徐龙河等.[J].磁流变阻尼器的构造设计及其阻尼力性能的试验研究，2003，23 (I) :128-132.)。但磁流变液的抗沉降性差(孔亚男，张进秋，张建.[J]. 一种改进型的磁流变液制备工艺研究.2010 (7) :87-89)。目前的磁流变液阻尼器，其使用的磁流变液的抗沉降性能已有很大提高，也设计出了一些结构复杂的阻尼器来减少磁流变液磁性颗粒的沉降(赵晓文，侯忠明，杜彦亭.[J].多自由度磁流变阻尼器设计及其阻尼特性研究.2009，26 (12) :16-19)。但磁流变液的磁性颗粒沉降问题并没有从根本上得到解决，并且随着磁流变液阻尼器的长时间使用，磁流变液的磁性颗粒也会磨损，从而使阻尼器的阻尼力变小。普通的阻尼器在使用过程中无法判断其可靠性，严重危及人们的生命财产安全。传统用超声波传感器来检测磁流变液阻尼器的运行状态，是非实时性检测，结构比较复杂，成本较高(温洪昌，廖昌荣，刘会兵等.[J].基于超声波传感的磁流变阻尼器运行状态识别.2009 (7) :84-86)。目前，磁流变液阻尼器健康状况的诊断很少报道报道。因此，磁流变液阻尼器健康检测的在线检测研究具有非常重要的价值。

发明内容
为了克服在先技术中存在的上述问题，根据磁流变液的电阻特性，本发明提出一种在线自诊断检测磁流变液阻尼器健康的方法及装置。利用在磁流变液阻尼器内容易沉积磁性颗粒的地方预设数个电极，通过测两电极间的电阻值，从而判断阻尼器内电极处有无磁性颗粒沉积及沉积的多少，以此来识别阻尼器健康状态。本发明原理如下磁流变液内磁性颗粒的浓度越大,其电阻率越小。当磁性颗粒在底部沉淀时，其沉积部分的电阻率呈数量级减小。通过测量各预设电极间的电阻来判断阻尼器内某个区域磁流变液是否有磁性颗粒沉积以及颗粒的磨损情况，以此来判断该阻尼器的健康状态。本发明提出的检测方法如下本发明采用电容充放电方法来精确检测高阻值电阻。其实现过程如图I所示，当开关S与触点I相连接时，电路通过待测磁流变液电阻Rx向电容C充电，电容C两端电压达到非门阈值电压时非门被触发，经过与门后将产生一脉冲(从电容充电开始到门电路被触发结束的脉冲)。当充电激励脉冲高电平结束后，开关S与触点2相接触，此时电容C与磁流变液电阻Rx构成放电回路。与门电路产生的脉冲宽度将与待测磁流变液电阻Rx有如下关系
权利要求
1.一种磁流变液阻尼器健康状况在线自诊断检测方法与装置，该装置包括阻尼器内置磁流变液电阻电极、矩形信号发生电路、阻抗电平转换电路、数值运算部分、显示部分组成。
所述磁流变液电阻电极由金属电极和绝缘介质组成，在绝缘介质上嵌入两个电极，将两电极用导线引线到阻尼器外面，其中两电极之间充满磁流变液，从而制成磁流变液电阻特性测试装置。
所述矩形信号发生电路可用单片机和嵌入式芯片或者定时器制作。
所述阻抗电平转换电路可用分立元件搭建，用电阻、电容、三极管、逻辑门电路、运放组成。其原理是设计个充放电回路。利用矩形脉冲通过待测磁流变液电阻给电容充电，将待测电阻值转换成电容的充电时间，并用逻辑门电路将电容的充电时间变换成高电平输出。
所述数值运算部分可用单片机和嵌入式芯片制作，用以计算阻抗电平转换电路输出高电平脉冲的宽度，用电容的充放电公式计算磁流变液的电阻值，并以此对阻尼器的健康状 况做出判断。
所述显示部分包括电路部分和显示器件，电路部分单片机和嵌入式芯片制作，显示器件采用数码管或液晶。
2.根据权利要求I所述的检测装置，其特征为所述变液电阻电极由金属电极和绝缘介质组成。在绝缘介质上嵌入两个电极，将其嵌入阻尼器底部和壁上，阻尼器内部的磁流变液与金属电极一起构成磁流变液电阻。在阻尼器上开一小孔，将两电极用导线通过阻尼器的小孔引线到阻尼器外面，用于检测内部磁流变液电阻。
3.根据权利要求I所述的检测装置，其特征为所述矩形信号发生电路用单片机和嵌入式芯片或者定时器制作，该电路用于产生脉宽可调的矩形脉冲信号电压，为磁流变液电阻提供稳定的充电电压。
4.根据权利要求2所述的检测装置，其特征为所述绝缘介质用陶瓷制作，将其做成梯形，以便固定卡在阻尼器内。阻尼器内与陶瓷接触部分镀上厚度为毫米量级的金属铝，绝缘介质卡在阻尼器内，并采用过盈耦合。
5.利用权力要求I所述的磁流变液阻尼器健康状况在线自诊断检测方法，该方法包括以下步骤 (1)建立磁流变液阻尼器健康状况在线自诊断检测系统，该系统由阻尼器内置磁流变液电阻电极、矩形信号发生电路、阻抗电平转换电路、数值运算部分、显示部分五部分组成。
(2)磁流变液电阻由嵌入阻尼器内部金属电极和内部磁流变液组成。在绝缘介质上嵌入两个电极，将其嵌入阻尼器底部和壁上，阻尼器内部的磁流变液与金属电极一起构成磁流变液电阻。在阻尼器上开一小孔，将电极用导线通过阻尼器的小孔引线到阻尼器外面，用于检测内部磁流变液电阻。
(3)用矩形信号发生电路产生矩形波通过磁流变液电阻给电容充电，且矩形信号发生电路产生矩形波频率和占空比可调。
(4)阻抗电平转换电路将电容的充电时间转换成高电平脉冲输出。
(5)数值运算部分用定时器来计算阻抗电平转换电路输出高脉冲的宽度。
根据电容的充放电公式计算出磁流变液的电阻值。
(6)用单片机I/O口定时输出信号循环选通每个磁流变液电阻接入充放电回 路，对阻尼器内部不同区域进行检测，并用液晶实时显示阻尼器的健康状态。
6.所述在线自诊断方法所用的技术是基于磁流变液电阻特性的磁流体智能传感技术。
7.所述装置其特性在于设计出一种新的自诊断磁流变液阻尼器。
全文摘要
根据磁流变液的电阻特性，本发明提出一种新的磁流变液传感技术及其在线自诊断检测磁流变液阻尼器健康的方法与装置。利用在阻尼器内部容易沉积磁性颗粒的地方预设数个电极，通过测两电极间的电阻值，从而判断阻尼器内电极处有无磁性颗粒沉积及沉积的多少，以此来诊断阻尼器健康状况。本发明可实现磁流变液阻尼器健康状况在线自诊断检测，并判断其健康状态。同时可以评估磁流变液的抗沉降能力，估计阻尼器的使用寿命。具有在线自诊断、体积小、结构简单、成本低廉、工作可靠性高的优点。是一种在线自诊断磁流变液阻尼器健康状况的新方法。
文档编号G01R27/22GK102654538SQ201110050638
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者何国田, 冉迎春, 刘云杰, 张德胜, 戴鹏飞, 曾毅, 李明, 王松, 谷明信, 马燕 申请人:重庆师范大学