主動(dòng)磁軸承因其具有無(wú)機(jī)械接觸、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高、功耗低、維護(hù)簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn),被應(yīng)用于許多高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械,其應(yīng)用前景仍然非常廣泛。主動(dòng)磁軸承系統(tǒng)需根據(jù)位移傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位移來(lái)實(shí)時(shí)改變定子鐵芯施加于轉(zhuǎn)子鐵芯上的電磁力,從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。因此,傳感器的性能是影響主動(dòng)磁軸承性能的重要因素之一。目前,電感式位移傳感器被廣泛用于主動(dòng)磁軸承系統(tǒng),為了進(jìn)一步提升傳感器性能,還需要繼續(xù)研究其性能隨各項(xiàng)參數(shù)的變化規(guī)律,尋找參數(shù)優(yōu)化方法,這也是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本文推導(dǎo)了差動(dòng)式自感位移傳感器的數(shù)學(xué)模型,理論分析了其輸出特性,并基于靈敏度、線(xiàn)性度等要求,給出了確定傳感器平衡氣隙的方法。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室中某一直徑為44.2mm的磁懸浮轉(zhuǎn)子,分別設(shè)計(jì)了氣隙為1.6mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm、0.6mm的徑向自感式位移傳感器。然后利用電磁場(chǎng)有限元軟件,仿真分析了傳感器輸出電壓與轉(zhuǎn)子位移之間的關(guān)系,以及平衡氣隙和線(xiàn)圈匝數(shù)對(duì)靈敏度、線(xiàn)性度的影響。分析結(jié)果表明,差動(dòng)式自感位移傳感器的輸出電壓和轉(zhuǎn)子位移之間具有很好的線(xiàn)性關(guān)系,其靈敏度僅與線(xiàn)圈激勵(lì)電壓成正比,與平衡氣隙成反比;在小位移范圍內(nèi),線(xiàn)圈電感、電流與轉(zhuǎn)子位... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：107 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 磁軸承用位移傳感器的性能要求
    1.3 磁軸承用位移傳感器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要工作
第2章 電感式位移傳感器的建模及特性分析
    2.1 電感傳感器簡(jiǎn)介
    2.2 電感式位移傳感器的原理及數(shù)學(xué)模型
    2.3 自感式電感傳感器特性分析
        2.3.1 電感變化特性分析
        2.3.2 靈敏度特性分析
        2.3.3 線(xiàn)圈電流變化特性分析
        2.3.4 非線(xiàn)性分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 電感式位移傳感器的參數(shù)優(yōu)化與仿真分析
    3.1 電感式位移傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 電感式位移傳感器特性的理論值分析
    3.3 電感式位移傳感器的有限元仿真分析
        3.3.1 傳感器的有限元建模
        3.3.2 傳感器磁場(chǎng)分布特性仿真結(jié)果
        3.3.3 傳感器輸出電壓變化特性仿真結(jié)果與分析
        3.3.4 傳感器線(xiàn)圈電流變化特性仿真結(jié)果與分析
        3.3.5 傳感器線(xiàn)圈電感變化特性仿真結(jié)果分析
        3.3.6 輸出特性的理論值與仿真值的對(duì)比分析
    3.4 誤差分析
        3.4.1 線(xiàn)圈電感仿真結(jié)果誤差原因分析
        3.4.2 線(xiàn)圈電流仿真結(jié)果誤差原因分析
        3.4.3 靈敏度仿真結(jié)果偏低的原因分析
    3.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳感器特性的影響分析
        3.5.1 氣隙對(duì)傳感器特性的影響
        3.5.2 線(xiàn)圈匝數(shù)對(duì)傳感器特性的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 測(cè)量電路的設(shè)計(jì)
    4.1 測(cè)量電路的整體設(shè)計(jì)方案
    4.2 激勵(lì)電路的設(shè)計(jì)
        4.2.1 高頻正弦波發(fā)生電路設(shè)計(jì)
        4.2.2 功率放大電路設(shè)計(jì)
    4.3 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
        4.3.1 檢波電路設(shè)計(jì)
        4.3.2 濾波電路的設(shè)計(jì)
        4.3.3 偏置調(diào)幅電路的設(shè)計(jì)
    4.4 測(cè)量電路的性能測(cè)試
    4.5 本章小結(jié)
第5章 自感式電感傳感器的靜態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
    5.1 實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)
    5.2 靜態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 測(cè)量電路的調(diào)試實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 不同氣隙的傳感器靜態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 不同匝數(shù)的傳感器靜態(tài)性能實(shí)驗(yàn)
        5.2.4 偏置調(diào)幅性能實(shí)驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第6章總結(jié)與展望
附錄1
附錄2
附錄3
附錄4
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁軸承用新型自感位移傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張利勝,王坤,鄭世強(qiáng).  儀器儀表學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]Analysis of sensitivity and errors in Maglev vibration test system[J]. JIANG Dong,LIU Xukun,WANG Deyu,YANG Jiaxiang.  Instrumentation. 2016(01)
[3]電阻應(yīng)變式位移傳感器電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 葛川,李朋志,徐立松,李佩玥.  國(guó)外電子測(cè)量技術(shù). 2015(06)
[4]高溫磁懸浮軸承用位移傳感器的研究[J]. 金超武,徐龍祥,朱益利.  航空學(xué)報(bào). 2014(01)
[5]磁力軸承旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)的有限元計(jì)算及分析[J]. 丁國(guó)平,周祖德,胡業(yè)發(fā).  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)
[6]電渦流傳感器檢測(cè)磁懸浮轉(zhuǎn)子軸向位移的方法[J]. 李紅偉,劉淑琴,于文濤,范友鵬.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2011(07)
[7]一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)的電渦流式位移傳感器的原理與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 鐘建朋,李黎川.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2010(11)
[8]AD698解調(diào)的電感位移傳感器性能提升[J]. 張剴,董金平,戴興建.  儀表技術(shù)與傳感器. 2010(09)
[9]磁軸承用電渦流位移傳感器串?dāng)_產(chǎn)生及抑制方法研究[J]. 王志強(qiáng),劉剛,李紅.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2010(05)
[10]電渦流檢測(cè)技術(shù)及影響因素分析[J]. 李貴娥,麻紅昭,沈家旗,何豐華.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2009(11)

碩士論文
[1]電磁軸承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 陳浩.北京工業(yè)大學(xué) 2009
[2]磁力軸承電感位移傳感器的研究[D]. 王秀珍.武漢理工大學(xué) 2009
[3]磁懸浮轉(zhuǎn)子虛擬樣機(jī)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D]. 朱坤.武漢理工大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3522995