DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.06.060
一种磁悬浮电机转轴移位检测方法
铆压机
刘晶玉㊀刘佳昊(江苏大学㊀镇江㊀212013)
玻尿酸蚕丝面膜摘要：介绍了磁悬浮轴承移位检测中遇到的问题，为了解决这些问题，结合磁悬浮轴承系统结构和工作原理给出用于分辨轴承位置的一类传感器变气隙厚度式差动位移传感器，介绍了此类传感器的原理和它的信号处理电路，并且介绍了用此类传感器测量位移偏差时所需的测量方法㊂关键词：磁悬浮轴承；差动自感传感器；位移测量；测量电路中图分类号:TM343㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)06-0066-01㊀㊀磁悬浮轴承是一种新发展起来的利用电磁力使转子悬浮的高性能非接触式轴承，具有传统轴承所没有的转速高㊁能耗低㊁无机械磨损㊁噪声小等诸多优点，使其广泛应用于在推拉电磁铁
服务器审计航空航天㊁能源㊁交通等领域[1]㊂转子位置传感器在电机控制中有很重要的作用，但是传统的高分辨率转子位置传感器
虽然精度高，但是价格昂贵㊁机械性能差[2]，而气隙式差动自感传感器所具有的诸多优点可以解决以上问题，且此类传
感器研究前景广阔[3]㊂1㊀磁悬浮轴承系统的结构及基本工作原理在轴向磁轴承系统的结构中，转子的
轴向位置是由系统控制器(包括位移传感器和调节器的功率放大器)精确控制的㊂当转子由于外部势力的干涉或其他原因出现轴向位移时，位移测量的位移传感器，位移信号转换电路转换成相应的电压信号和参考信号差分信号比较后，再由监管机构校准的振幅和相位，信号电压功率放大器和电磁铁是转换成相应的电磁力，使转子回到设定位置㊂轴位检测是主动磁悬浮轴承系统的重要组成部分，其性能直接关系到系统对转子工作位置的控制精度，因此在研究磁悬浮电机轴偏心率检测时选择了反馈信号传感器㊂2㊀用于分辨轴承位置的变气隙厚度式差动位移传感器工作原理2.1工作原理㊂变气隙式差动位移传感器由线圈㊁铁芯㊁衔铁三部分组成，铁芯与衔铁之间有一个气隙，气隙厚度为δ，衔铁与铁芯的重叠面积为，此时控制重叠面积不变，则气隙厚度为电感变化量L 的单值函数㊂被测物理量运动部分与衔铁相连，当运动部分产生位移时气隙δ发生改变，从而使电感值发生变化㊂线圈电感与气隙长度的关系为非线性关系，非线性度随气隙变化量的增大而增大，只有当Δδ很小时，忽略高次项的存在，可得近似的线性关系，差动式变间隙电感传感器，要求上下两铁心以及线圈的几何尺寸与电气参数完全对称，当衔铁偏离对称位置移动时，使间隙δ一边增大，而另一边减小，两个线圈电感总变化量忽略高次项后其灵敏度为K =ΔL Δδ=2L δ，可减小温度变化㊁电源频率变化等因素对传感器的影响，从而减小非线性误差和测量误差等㊂2.2相关电路设计及分析㊂根据空气隙差动位移传感器的工作原理设计测量电路并把测量到的信号放大，根据测量磁悬浮轴承转子轴心偏移的要求设计了外围电路，包括移相电路㊁相敏检波电路㊁低通滤波电路㊂为提高灵敏度，改善线性度，采用交流电桥作为测量电路；将测量到的信号放大用差动放大电路，差动输入方式可以使输入的共模分量和运放偏置电
流引起的误差同时被消除，而输出电压只与输人的差模分量有关；低通滤波电路用二阶压控电压源低通滤波电路，同时应用负反馈和正反馈的运放应用电路，容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置；相敏检波电路使检波电路具有判别信号相位和选频的能力，主要特点是除了需要解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号，有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率，即知道轴心偏的大小和方向；移相电路接于电路中的电容和电感均有移相功能，电容的端电压落后于电流90度，电感的端电压超前于电流90度，此电路的作用是让激励信号与移相电路输出信号处于同相状态，为后续相敏检波电路提供合适的参考信号㊂3㊀磁悬浮轴承位移偏差测量方法其中研究此系统需要的方法有:(1)测量方法：偏差式测量在测量过程中，被测量作用于测量仪表的比较装置，使比较装置产生偏移，利用偏移位移直接表示被测量大小的测量方法㊂(2)系统误差的减小和消除：对称观测法在测量过程中以合理测量步骤获取对称的数据，配以相应的数据处理程序，以得到与某影响(干扰正确测量的因素)无关的测量结果，从而消除系统误差㊂4㊀结论若能通过优化传感器功能，从而达到简化磁悬浮系统目的的同时还能提高测量精度，在一定程度上大大节约了制造成本，从而也能对磁悬浮技术在工业上的推广应用起到推动作用㊂气隙式差动自感传感器对于磁悬浮电机轴偏心测量具有精度高㊁结构简单㊁体积小㊁过载能力大和在振动的环境中工作性能稳定等特点[4]，很值得一试㊂参考文献:[1]李媛媛，朱熀秋，朱利东，吴晓军.磁悬浮轴承发展及关键技术研究现状[J].微电机,2014,47(06):69-73+82.[2]陈利根.新型低成本高分辨率电机转子位置检测器研究[D].浙江大学,2006.[3]汪希平，万金贵.轴向磁悬浮轴承用非接触式差动电感位移传感器的实验研究[J].仪器仪表学
报,1998(06):55-59.[4]陈金土，章模通.变气隙电感式差压传感器[J].工业仪表与自动化装置,1981(06):40-44.作者简介：刘晶玉，女,1998.12.28，甘肃定西，汉族，本科㊂
DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.06.061
基于单片机的室内环境监测设计供墨系统
程汝娇(成都工业学院㊀四川㊀611745)
本文系成都工业学院实验室开放基金，基金编号:2020SJ01005
背光驱动摘要：通过研究可以发现，采用单片机实现温湿度传感器㊁甲醛电化学传感器等室内各种环境参数采集设备的控制，能够及时获取相关数据，并通过计算㊁显示和发送为室内环境监测管理提供数据支撑㊂在实践工作中，还要结合室内环境监测要求进行软件编程，确保系统功能得到稳定实现，继而满足环境监测的高精确度要求㊂关键词：单片机；室内环境；设计中图分类号:X831;TP368.1㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)06-0066-02㊀㊀为满足对室内空气质量的实时监控，保护人体健康，设计了一种基于单片机的室内环境监测与净化系统㊂单片机作为核心处理器，利用DHT11温湿度传感器㊁MQ 空气质量传感器及负离子净化器设计了其硬件电路，编制了相应监控软件和手机APP，利用WIFI 无线通信技术，实现系统的现场和远程监控与报警㊂1㊀基于单片机的室内环境监测系统保证室内空气品质，才能为人们提供健康的生活㊁工作㊃
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