磁悬浮轴承系统虚拟仪器及片状转子磁悬浮轴承系统研究

论文摘要

本文采用美国NI(National Instruments)公司的LabVIEW软件和相关硬件研制了一套专用于磁悬浮轴承系统的虚拟仪器,包括虚拟数字示波器、虚拟正弦信号发生器和虚拟噪声频谱分析仪。虚拟数字示波器除了可以完成对4个通道±10V、0~20kHz的电压信号的同步采集、显示外,还具有对信号数据进行数字滤波、实时频谱分析、存储与回放、网络传输等功能。虚拟正弦信号发生器可以同步输出2个通道的正弦信号,其频率范围为1~20kHz,电压范围为±1.5V,并且具有扫频功能。虚拟噪声频谱分析仪可以对声音信号进行频谱分析。同时,本文针对片状转子的结构特点,研制了一套片状转子磁悬浮轴承系统,它采用三个轴向磁悬浮轴承和两对径向磁悬浮轴承实现片状转子的稳定悬浮,通过轴向磁场电机驱动转子的旋转。在使用虚拟仪器进行的片状转子磁悬浮轴承系统悬浮和旋转的一系列调试试验中,可以看到本文设计的三个虚拟仪器都能较好完成任务,片状转子磁悬浮轴承系统可以实现转子的稳定的静态悬浮,并且目前可以实现速度为600转/分钟的旋转。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟仪器简介
• 1.2 虚拟仪器的国内外研究现状
• 1.3 磁悬浮轴承简介
• 1.4 磁悬浮轴承的国内外研究现状
• 1.5 课题的提出和论文内容的安排
• 第二章 虚拟数字示波器的构建及系统硬件的配置
• 2.1 基于 LabVIEW 的虚拟数字示波器简介
• 2.2 采样率的选择和抗混叠滤波器的运用
• 2.3 多通道采样方式的选择
• 2.4 被测信号与测量系统的连接方式
• 2.5 信号A/D 的参数选择
• 2.6 NI-9215 数据采集卡和NI-9172 机箱的性能指标
• 2.7 本章小结
• 第三章 虚拟数字示波器的软件研制
• 3.1 程序的总体流程
• 3.2 数据采集模块
• 3.3 数字滤波模块
• 3.4 单波形显示与多波形合成显示模块
• 3.5 波形的 FFT 频谱分析模块
• 3.6 波形截图模块和波形录像存储模块
• 3.7 波形录像回放模块
• 3.8 虚拟数字示波器的网络通信模块
• 3.9 虚拟数字示波器的前面板设计
• 3.10 本章小结
• 第四章 虚拟正弦信号发生器和噪声频谱分析仪的研制
• 4.1 虚拟正弦信号发生器和噪声频谱分析仪的硬件――声卡
• 4.2 虚拟正弦信号发生器的软件研制
• 4.3 虚拟噪声频谱分析仪的软件研制
• 4.4 本章小结
• 第五章 片状转子磁悬浮轴承系统的研制
• 5.1 片状转子磁悬浮轴承系统的总体结构和工作原理
• 5.2 转子的结构设计
• 5.3 轴向磁悬浮轴承的结构参数设计
• 5.4 径向磁悬浮轴承的结构参数设计
• 5.5 电机定子的结构参数设计
• 5.6 各部分机械结构的设计与制造
• 5.7 本章小结
• 第六章 各虚拟仪器和片状转子磁悬浮轴承系统的联合调试
• 6.1 用虚拟数字示波器监控磁悬浮轴承系统转子的悬浮状态
• 6.2 用虚拟正弦信号发生器为磁悬浮轴承系统提供正弦信号激励
• 6.3 用虚拟噪声频谱分析仪分析磁悬浮轴承系统噪声的频谱特性
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文的主要工作总结
• 7.2 对进一步研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果
• 附录