基于同步采样的磁力轴承位移检测系统的研究

论文摘要

磁悬浮轴承由于具有一系列独特的性能，被称为是支承技术的一场革命。在磁悬浮系统中，传感器检测的转子位移信号是控制器对轴承进行主动控制的依据，是整个系统研究的重点和难点之一。本文主要目的是：针对普通涡流位移传感器应用于磁悬浮转子位移测量时所面临的问题，如：各传感器采用独立的振荡源，各通道传感器信号循环采样，各通道都有信号调理电路而且与传感器分离等，设计能够准确有效检测转子动态位移的检测系统。在介绍涡流位移传感器的基本理论的基础上，分析了传感器探头线性特性、温度特性、动态特性的影响因素。从探头线圈Q值对线性特性的影响、探头直径对线性特性的影响、探头线圈电阻对温度特性的影响、激励信号对探头温度特性的影响、检测线圈谐振回路动态响应特性等方面分析并提出制作高质量传感器探头的改进措施。介绍了传感器信号处理模块电路，通过反复实验，实现了用同一振源驱动多传感器，而且对多传感器信号进行同步采样。对电路中的重要部分如：高稳振荡源的设计、检波电路设计、滤波电路设计等都有详细说明。对磁悬浮转子位移检测系统的集成作了一定的探讨，提出了基于数字信号处理器(DSP)集成位移检测传感器，并对其进行了分析和研究。为以后传感器进行多参数检测及智能化打下基础。论文最后在总结全文的基础上，对该项研究的发展进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 磁力轴承简介
• 1.2 磁力轴承位移检测系统
• 1.2.1 磁力轴承系统对位移检测的要求
• 1.2.2 磁力轴承位移检测系统的研究现状
• 1.3 论文工作的提出
• 1.4 论文内容安排
• 1.5 论文的课题支撑
• 第2章 涡流位移传感器原理
• 2.1 涡流传感器的基本原理
• 2.2 等效电路
• 2.3 电涡流的形成范围
• 2.3.1 电涡流与距离的关系
• 2.3.2 电涡流的径向形成范围
• 2.3.3 电涡流的轴向贯穿深度
• 2.4 测量电路的基本种类
• 2.4.1 调幅式测量电路
• 2.4.2 调频式测量电路
• 2.4.3 电桥式测量电路
• 2.5 本章小结
• 第3章 传感器工作特性分析
• 3.1 传感器探头线性特性分析
• 3.2 传感器探头温度特性分析
• 3.3 传感器探头动态响应特性分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 传感器信号处理电路的设计与实现
• 4.1 测量电路的选择
• 4.2 激励源电路
• 4.3 检波电路
• 4.4 放大滤波电路
• 4.5 采样/保持电路
• 4.6 硬件电路抗干扰设计
• 4.6.1 干扰来源
• 4.6.2 抗干扰措施
• 4.7 本章小结
• 第5章 传感器位移检测系统的集成
• 5.1 DSP芯片的选型
• 5.2 软件设计
• 5.2.1 软件设计基本原则
• 5.2.2 系统软件设计流程图
• 5.3 该设计所做的改进工作
• 5.4 本章小结
• 第6章 电磁兼容分析
• 6.1 电磁兼容的定义
• 6.2 磁力轴承系统的电磁兼容分析
• 6.2.1 有源器件的选择
• 6.2.2 印刷板电路（PCB）的设计
• 6.2.3 地线的设计
• 6.2.4 屏蔽设计
• 6.2.5 滤波设计
• 6.3 磁力轴承位移检测系统的电磁兼容设计
• 6.3.1 传感器的电磁干扰源及其耦合途径的电磁干扰设计
• 6.3.2 传感器敏感设备的电磁兼容设计
• 6.4 本章小结
• 第7章 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录