轴向磁悬浮轴承位移检测技术研究

论文摘要

拥有无摩擦、无磨损、无需润滑、低功耗,无噪声等优点的磁悬浮轴承在如今飞速发展的今天,其应用与需求是越来越广。磁悬浮轴承必须根据轴的悬浮状态不断地调节磁场力的大小才能使轴实现稳定地悬浮,其关键技术之一就是对转子位移的实时检测。本文研究用以轴向磁悬浮轴承控制系统系统的位移检测技术,根据系统的研制要求,主要对电涡流,电感,电容三种常用的位移检测方法进行了比较研究。在分析比较了各种电涡流检测电路原理的基础上,设计了调幅式的位移检测电路,对激励信号的频率、波形进行了实验分析研究,从提高位移检测灵敏度的角度考虑,确定了激励信号的频率和波形。设计了差动电容式位移检测系统。采取印制板技术制作电容极板,并将检测电路与电极做成一体,直接将位移变化导致的电容变化转变为电信号输出,大大减少了分布电容的干扰,并在结构上采取了屏蔽措施,克服了外界电磁干扰的影响,使系统检测的可靠性大大提高,并具有比较高的位移检测灵敏度。将电涡流和差动电容位移传感器应用于轴向磁悬浮轴承,进行实际的使用对比实验。根据实际效果,从安装的方便性考虑,电涡流传感器体积小,易于安装,而电容传感器体积偏大；从灵敏度考虑,差动电容传感器灵敏度高于电涡流传感器；从经济性考虑,电容位移检测系统较电涡流位移检测系统的成本低。就轴向磁悬浮轴承的位移检测的运用,差动电容较电涡流位移检测技术更为合适。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 磁悬浮轴承简介
• 1.2 磁悬浮轴承发展历程
• 1.3 本文磁悬浮轴承位移检测技术要求的提出
• 1.4 磁悬浮位移检测研究的现状
• 1.5 课题研究的任务
• 2 位移检测技术研究
• 2.1 电涡流检测技术研究
• 2.1.1 电涡流探头的选择
• 2.1.2 检测电路设计总体方案
• 2.1.3 检测电路设计
• 2.1.4 检测技术主要参数实验研究
• 2.2 电感位移检测技术研究
• 2.2.1 电感检测技术在系统中的研究
• 2.2.2 检测电路设计总体方案
• 2.2.3 检测电路设计
• 2.2.4 检测技术主要参数实验分析
• 2.3 电容位移检测技术研究
• 2.3.1 电容极板的设计
• 2.3.2 电容传感器的安装及抗干扰的措施
• 2.3.3 检测电路设计总体方案
• 2.3.4 检测电路设计
• 2.3.5 检测技术主要参数实验分析
• 3 控制系统构建
• 3.1 控制策略的选择
• 3.2 控制思想的实现
• 3.3 PID电路设计与参数整定
• 3.4 脉宽调制电路设计
• 4 位移检测技术在系统中的实验验证
• 4.1 实验准备
• 4.2 验证实验
• 4.3 实验分析
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献