磁悬浮位移测量技术是主动磁悬浮技术中的重要组成部分，是磁悬浮系统实现闭环控制的重要环节。本书所述的测量新技术均为作者课题组科研中的探索成果。第1章介绍电磁学科的发展及磁悬浮技术成熟过程。第2章介绍磁悬浮位移测量常用的传感器，探讨传感器的不同安装方式。第3章～第6章是磁悬浮位移测量的新技术：分别是PSD在磁悬浮中的位移测量新方法、轴向位移的间接测量方法、长导轨过缝隙的位移测量方法和轴向位移的阶梯轴测量方法。第7章研究磁悬浮系统无传感器位置测量技术。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 电磁学科的发展 1
1.1.1 从磁石的发现到多种应用技术的发明 1
1.1.2 从实验到电磁理论的建立 3
1.1.3 磁悬浮技术 6
1.2 主动磁悬浮系统中的闭环控制 13
1.3 磁悬浮中的位移测量技术 15
1.3.1 位移测量系统的特点 15
1.3.2 传感器的安装 15
1.3.3 测量中常用的数学运算 15
1.3.4 本书的主要内容 16
第2章 磁悬浮位移测量常用传感器及安装方式探讨 17
2.1 概述 17
2.2 电涡流位移传感器 17
2.2.1 电涡流位移传感器的工作原理 17
2.2.2 电涡流位移传感器在控制回路中的传递函数 18
2.2.3 电涡流位移传感器对被测体的要求 19
2.3 光电传感器 21
2.3.1 PSD的原理和基本结构 21
2.3.2 PSD位置传感器的特点和用途 24
2.3.3 PSD位置传感器的应用 24
2.4 霍尔传感器(磁敏传感器) 26
2.4.1 霍尔元件简介 26
2.4.2 基于霍尔元件的传感器系统设计 30
2.4.3 霍尔传感器输入输出线性度测试 36
2.5 电感式传感器和电容式传感器 37
2.5.1 电感式传感器 37
2.5.2 电容式传感器 38
2.6 位移传感器在磁悬浮系统中的安装技术探讨 39
2.6.1 传感器在磁悬浮电主轴中的安装位置分析 39
2.6.2 一种新的传感器安装方法 42
2.6.3 传感器安装小结 43
第3章 PSD光电式位置传感器用于磁悬浮位移测量的新方法 44
3.1 问题的提出 44
3.2 PSD位置传感器在磁悬浮系统中的逆向应用 45
3.3 PSD传感器信号处理电路的构成 45
3.3.1 前置放大电路的构成 45
3.3.2 实时模拟计算芯片AD538简介 46
3.4 PSD位置传感器信号处理外围电路的设计 49
3.4.1 信号处理外围电路的设计 49
3.4.2 关于信号预处理 50
3.5 PSD位置传感器的位移测量特性 51
3.6 PSD位移测量新方法在磁悬浮系统中的应用 52
3.6.1 PSD用于永磁、电磁混合磁悬浮单自由度系统 52
3.6.2 系统的数学模型 52
3.6.3 混合磁悬浮系统控制器设计 62
3.7 旋转磁场及控制 74
3.7.1 旋转磁场的产生 74
3.7.2 旋转逻辑控制 75
3.8 采用光电传感器的混合磁悬浮系统实验 76
3.8.1 实验装置及光电传感器的调试 76
3.8.2 实验结果 78
3.9 小结 80
第4章 轴向位移的间接测量方法 81
4.1 问题的提出 81
4.2 基于霍尔传感器的测量原理的间接测量方法概述 82
4.2.1 轴向位移间接测量方法分析 82
4.2.2 间接测量的理论分析 84
4.2.3 间接测量方法的实现 85
4.3 定子磁环的磁场对传感器的影响 87
4.4 转子磁环的磁场对传感器的影响 89
4.5 消除转子径向位移对霍尔传感器的影响 91
4.6 提高轴向位移测量精度的方法 91
4.7 基于霍尔传感器的测量电路设计 93
4.8 集成位移测量系统的永磁轴承设计 98
4.8.1 永磁轴承结构 98
4.8.2 永磁轴承承载力计算与设计 99
4.8.3 集成位移测量系统的永磁轴承设计 108
4.9 转子轴向位移测量系统的实验验证 117
4.9.1 霍尔传感器间接测量方法的验证 117
4.9.2 转子全悬浮实验验证 118
4.10 小结 119
第5章 长导轨过缝隙的位移测量方法 121
5.1 问题的提出 121
5.2 缝隙对位移测量的影响分析 122
5.2.1 传感器过缝隙时信号输出的畸变 122
5.2.2 对应不同缝隙宽度的磁感应强度的变化 123
5.3 电涡流传感器的电感等效模型与仿真分析 124
5.3.1 电涡流传感器的电感等效模型理论分析 124
5.3.2 等效模型的计算 125
5.3.3 等效电感的仿真 127
5.3.4 涡流效应的三维仿真分析 130
5.4 定子长导轨设计 132
5.4.1 长导轨基本参数 132
5.4.2 长导轨的设计 133
5.5 动子的设计 142
5.5.1 结构参数设计 142
5.5.2 散热能力 145
5.5.3 传感器的安装位置 147
5.6 长导轨磁悬浮系统实验 148
5.6.1 传感器标定 149
5.6.2 传感器过缝隙测量 149
5.6.3 控制器带宽测试 151
5.6.4 功率放大器跟随特性测试 152
5.6.5 长导轨磁悬浮实验 154
5.7 小结 155
第6章 轴向位移的阶梯轴测量方法 157
6.1 问题的提出 157
6.2 电涡流位移传感器的测量方向 157
6.3 沿传感器径向方向的位移测量方法 158
6.4 磁悬浮转子轴向位移的测量方法 160
6.4.1 转子轴向位移轴向测量法 160
6.4.2 转子轴向位移径向测量法 161
6.5 不同台阶高度的仿真研究 162
6.5.1 仿真模型 162
6.5.2 仿真结果 163
6.5.3 仿真结论 170
6.6 实验研究 172
6.6.1 在阶梯高度一定的情况下，传感器安装间隙对轴向位移测量的影响 172
6.6.2 不同阶梯高度对传感器测量的影响 175
6.6.3 被测转子轴y方向移动对轴向测量的影响 176
6.7 转子轴向位移径向测量方法在磁悬浮转子系统中的应用研究 177
6.7.1 转子沿传感器轴向的位移对转子轴向位移测量的影响 177
6.7.2 转子沿传感器径向的位移对转子轴向位移测量的影响 179
6.8 位移传感器对转子过临界转速的影响 181
6.8.1 对转子平衡位置的影响 182
6.8.2 对磁悬浮轴承支承特性的影响 183
6.9 小结 184
第7章 磁悬浮系统无传感器位置测量技术 185
7.1 无传感器位置测量系统的工作原理 185
7.1.1 线圈电感变化量ΔL与气隙变化量Δx的关系 185
7.1.2 位置信号的获取 187
7.2 无传感器位置测量系统的设计 188
7.2.1 高频测试信号发生电路 188
7.2.2 高通滤波器电路的设计 189
7.2.3 解调电路的设计 190
7.2.4 精密全波整流电路 191
7.2.5 低通滤波器电路 192
7.3 无传感器位置测量系统仿真和输入输出线性度测试 193
7.3.1 无传感器位置测量系统仿真 193
7.3.2 无传感器位置测量系统输入输出线性度测试 194
7.4 小结 194
参考文献 195
京公网安备 11010102004214号