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混合径向磁轴承非对称位移传感器容错控制

电机与控制学报 2021年第9期25卷 78-85页

作者：刘程子王加伟杨艳刘泽远南京邮电大学自动机学院、人工智能学院南京210023

针对混合径向磁轴承用的位移传感器容易发生故障可靠性不高的问题,依据冗余位移传感器检测思路,采用坐标变换矩阵技术,提出一种位移传感器的故障识别与容错控制方法。通过将位移传感器非对称安装在混合径向磁轴承的外围,根据位移传感器... 详细信息

针对混合径向磁轴承用的位移传感器容易发生故障可靠性不高的问题,依据冗余位移传感器检测思路,采用坐标变换矩阵技术,提出一种位移传感器的故障识别与容错控制方法。通过将位移传感器非对称安装在混合径向磁轴承的外围,根据位移传感器的故障状态选取不同的坐标变换矩阵,实现转子在水平和竖直两个自由度上的位移检测。传感器位置的非对称安装降低了由于传感器数量增加而引起的电磁干扰影响并且提高了容错能力,对冗余位移传感器最优安装位置的分析提高了传感器可检测范围,能够实现4种传感器故障状态的容错控制。通过在两对极混合径向磁轴承系统中的仿真验证,表明所述方法能够有效、快速实现位移传感器的容错控制,具有结构简单、容错能力高和适用范围广的优点。

关键词：径向磁轴承位移传感器故障识别容错控制坐标变换非对称位置

磁致伸缩位移传感器反射波电压特性与阻尼参数优化

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农业机械学报 2021年第5期52卷 412-419页

作者：孙英张耀松陈铮任雷浩郑岩河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300130 中国人民解放军95939部队沧州061022

为了提高磁致伸缩位移传感器的稳定性和测量准确性,降低反射波信号对输出电压有效信号的影响,对反射波电压产生原因及影响因素进行了研究。从阻尼与波导丝之间的弹性压力及其产生的摩擦力对应力波传播影响的角度,构建了阻尼作用下磁致... 详细信息

为了提高磁致伸缩位移传感器的稳定性和测量准确性,降低反射波信号对输出电压有效信号的影响,对反射波电压产生原因及影响因素进行了研究。从阻尼与波导丝之间的弹性压力及其产生的摩擦力对应力波传播影响的角度,构建了阻尼作用下磁致伸缩位移传感器反射波电压模型,计算了磁致伸缩位移传感器的反射波电压幅值,利用搭建的实验平台,通过实验获得不同阻尼参数作用下的反射波电压幅值变化。结果表明,计算结果与实验结果的变化趋势基本一致,阻尼对反射波电压幅值有很大影响。基于反射波电压模型,确定了阻尼长度和邵氏硬度最佳取值范围分别为5~10 mm、50~75,在直径为10 mm、长度为10 mm和邵氏硬度为50的最优阻尼作用下,反射波电压幅值从75 mV降低至4 mV,此时反射波电压幅值远小于有效信号,从而大大降低了对输出电压有效信号造成的影响。本研究可为磁致伸缩位移传感器阻尼选择提供理论依据。

关键词：磁致伸缩位移传感器反射波阻尼参数弹性压力

基于分时方法的高精度反射绝对式纳米时栅位移传感器设计

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仪器仪表学报 2021年第9期42卷 97-105页

作者：刘小康梅现富蒲红吉彭凯于治成重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

本文提出了一种反射绝对式纳米时栅位移传感器的传感方法。采用反射单列式传感器作为反射绝对式传感器的精密测量部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,设计了一个与传感器A相差一个周期的反射单列式传感器,记为传感器B,利用传感器A... 详细信息

本文提出了一种反射绝对式纳米时栅位移传感器的传感方法。采用反射单列式传感器作为反射绝对式传感器的精密测量部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,设计了一个与传感器A相差一个周期的反射单列式传感器,记为传感器B,利用传感器A与传感器B相位作差实现绝对位移测量。采用标准印刷电路板技术制作了传感器样机,搭建了实验平台,进行了实验测试。测试结果表明,激励电极引线方式对接收电极带来干扰,从而造成一次谐波误差。为了抑制误差,提出了交叉反射结构和分时方法,交叉反射结构将感应电极与另一端的反射电极引线相连,增大激励电极和接收电极的距离,分时方法通过不同时间段对传感器A和传感器B施加激励信号,并把不工作的电极接地。实验表明该结构和方法相互配合有效的抑制了干扰,最终在400 mm范围内,补偿后实现了±300 nm的测量精度。

关键词：绝对位移测量纳米时栅分时方法位移传感器

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基于脉冲磁化的阵列磁桥式位移传感器

仪器仪表学报 2021年第5期42卷 110-120页

作者：邓永乐王荣彪唐健汪圣涵康宜华华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

针对热轧钢管和在役油井管等铁磁性工件的表面无损检测的应用需求,提出一种阵列磁桥式位移传感方法和传感器,实现在一定空间分辨率下针对表面形貌缺陷的磁成像检测。其中传感器与被测工件共同组成磁回路,并采用特定的紧凑型阵列磁化结构... 详细信息

针对热轧钢管和在役油井管等铁磁性工件的表面无损检测的应用需求,提出一种阵列磁桥式位移传感方法和传感器,实现在一定空间分辨率下针对表面形貌缺陷的磁成像检测。其中传感器与被测工件共同组成磁回路,并采用特定的紧凑型阵列磁化结构,而具体参数设置较灵活可以获得较好性能。首先通过分时激励减小相邻测点间的互扰,并对阵列中单个位移测量磁路施加脉冲磁化;再间隔采样各个测量磁路中的磁场,计算得到对应位置的位移值。通过理论计算和仿真,本文还研究了传感器在不同基础提离下分辨出方槽状表面形变的分辨力性能,分析了在系统的扫查和采样参数影响下对被测表面成像的空间分辨率性能。相较于已有的H形磁桥式位移传感器位移测量量程为1~5 mm,线性度约2%;实验验证了该阵列传感器的量程为0.2~7.0 mm,B-y位移传感特性曲线拟合的线性度约为1%。

关键词：阵列位移传感器磁桥漏磁检测分时激励分辨力空间分辨率

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一种基于微波法珀谐振腔的高精度位移传感器

传感器与微系统 2022年第11期41卷 105-108页

作者：赵刚马畅张琦陈静向芸芸王一燚新疆阜康抽水蓄能有限公司新疆阜康831500 上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室上海200444

提出了一种基于微波谐振原理的高精度位移传感器。位移传感器由内导体、外导体、第一反射点、第二反射点和谐振腔构成。两个高反射点构成谐振腔,位移变化改变了谐振腔的腔长,进而改变了谐振波长和谐振频率,通过测量谐振波长大小即可确... 详细信息

提出了一种基于微波谐振原理的高精度位移传感器。位移传感器由内导体、外导体、第一反射点、第二反射点和谐振腔构成。两个高反射点构成谐振腔,位移变化改变了谐振腔的腔长,进而改变了谐振波长和谐振频率,通过测量谐振波长大小即可确定位移。此外,弹簧和顶珠结构使得位移在缓慢变化过程中,传感器可达到全量程没有跳数。实验结果表明:在30 mm量程范围内,传感器分辨率1μm,谐振波长变化量与位移的比值为-1.9287。同时研究了位移传感器的温度影响。传感器具有机械鲁棒性强、低温度依赖性、低成本、高精度等优点。

关键词：位移传感器谐振腔内外导体反射点谐振波长

磁轴承用位移传感器差动安装的误差补偿方法研究

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仪器仪表学报 2020年第10期41卷 17-23页

作者：钟志贤祁雁英蔡忠侯段一戬桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541000

差动测量方法由于具有测量灵敏度高、能减小传感器温漂误差、降低共模信号干扰、消除传感器偏置耦合等特点而广泛应用于位移测量。磁轴承采用差动方式测量转子位移时,虽然具有差动测量的优点,但也引入了因位移特性的不一致性而产生的动... 详细信息

差动测量方法由于具有测量灵敏度高、能减小传感器温漂误差、降低共模信号干扰、消除传感器偏置耦合等特点而广泛应用于位移测量。磁轴承采用差动方式测量转子位移时,虽然具有差动测量的优点,但也引入了因位移特性的不一致性而产生的动态差动误差、及因传感器差动安装位置的不同而导致差分信号与转子实际位移间产生的不同偏差等问题。针对以上问题,提出了一种磁轴承用位移传感器差动安装的误差补偿方法,采用投影补偿法补偿差分信号中的位移特性不一致误差,推导了差动测量下转子的位移方程,并通过位移方程求解出磁轴承转子的实时位移。仿真及实验表明采用位移传感器差动安装的误差补偿方法,转子位移的差动测量误差从2.5%提高到了0.16%,对于提高磁轴承控制精度及稳定性具有重要的意义。

关键词：差动安装位移传感器误差补偿转子位移

基于HTCC的LVDT位移传感器敏感芯体设计

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传感器与微系统 2023年第3期42卷 117-119,123页

作者：徐冬杨思远咸婉婷张宁李程达中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江哈尔滨150028

针对传统漆包线工艺制备的线性可变差动变压器(LVDT)位移传感器无法在高温环境下工作的问题,提出一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)技术制备耐高温LVDT位移传感器敏感芯体的方法。按0~20 mm的量程范围要求,对敏感芯体进行合理优化后,所制备的... 详细信息

针对传统漆包线工艺制备的线性可变差动变压器(LVDT)位移传感器无法在高温环境下工作的问题,提出一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)技术制备耐高温LVDT位移传感器敏感芯体的方法。按0~20 mm的量程范围要求,对敏感芯体进行合理优化后,所制备的敏感芯体测量精度可在±1%FS之内与仿真结果相符合。该制备方法在提升耐高温性能的同时可保证测量精度,具有一定的实际应用前景。

关键词：高温共烧陶瓷线性可变差动变压器位移传感器敏感芯体

平面二维时栅位移传感器的理论模型与误差分析

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仪器仪表学报 2020年第12期41卷 111-121页

作者：刘小康李佳豪彭凯王合文蒲红吉重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

本文提出了一种平面二维位移测量方法,并研制出了一种新型的平面二维时栅位移传感器。首先,建立了平面二维时栅测量模型,采用一种离散化的电极编码阵列,实现了二维平面上的编码;其次,提出了一种测量信号解耦方法,通过对4块正交排列的动... 详细信息

本文提出了一种平面二维位移测量方法,并研制出了一种新型的平面二维时栅位移传感器。首先,建立了平面二维时栅测量模型,采用一种离散化的电极编码阵列,实现了二维平面上的编码;其次,提出了一种测量信号解耦方法,通过对4块正交排列的动尺电极上的感应信号进行线性运算,实现了对输出行波信号的解耦;建立了三维电场仿真模型并进行仿真分析,仿真结果验证了离散化电极编码的可行性和解耦运算方法的有效性;此外,通过仿真得到了平面二维时栅位移传感器的误差特性,其主要以4次误差为主,并且随着间隙的增大而衰减;最后,采用PCB工艺制造了传感器样机进行实验。实验表明:在300 mm×300 mm范围内,二维时栅传感器在X方向大量程误差为±8μm,Y方向大量程误差为±8.4μm,实现了可靠的二维位移测量。

关键词：平面二维位移测量位移传感器时栅信号解耦误差特性

扭转力作用下Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的输出特性

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电工技术学报 2019年第21期34卷 4409-4418页

作者：李媛媛王博文黄文美李云开省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

为提高磁致伸缩位移传感器的测量精度,需要从理论和实验上分析传感器的输出特性。针对扭转力作用下波导丝发生磁化状态的改变进而影响传感器的输出特性这一问题,基于材料力学求解扭转应力,并从磁畴角度分析扭转力对魏德曼效应的影响,结... 详细信息

为提高磁致伸缩位移传感器的测量精度,需要从理论和实验上分析传感器的输出特性。针对扭转力作用下波导丝发生磁化状态的改变进而影响传感器的输出特性这一问题,基于材料力学求解扭转应力,并从磁畴角度分析扭转力对魏德曼效应的影响,结合Fe-Ga合金的非线性本构模型和磁致伸缩逆效应等建立磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算不同螺旋磁场和扭转力下的输出电压。搭建预加扭转应力下输出电压的测试平台,从理论和实验上确定输出电压随扭转应力的增大呈非线性减小的变化规律。研究还表明:在同一磁场下,正向扭转应力导致的电压降小于反向扭转应力导致的电压降,提高偏置磁场或激励磁场可以从一定程度上抵消扭转应力对电压的影响。研究可为设计大量程高精度的位移传感器提供理论依据与指导。

关键词：位移传感器 Fe-Ga 波导丝扭转应力螺旋磁场输出电压