【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，特别是一种磁轴承用电涡流式位移传感器。
技术介绍
1、电涡流式位移传感器是一种非接触式的测量装置，它基于电磁感应原理工作。这种传感器广泛应用于工业自动化、精密机械、航空航天等领域，特别是在需要高精度、快速响应的应用场景中。当电涡流式位移传感器中的激励线圈通以交流电时，会在其周围产生交变磁场。如果在这个磁场附近有一个导体(如金属零件)，那么在这个导体内就会产生电涡流。这些电涡流又会产生自己的磁场，与原磁场相互作用，从而影响原线圈的电感。通过检测这个电感的变化，可以间接地测量出目标物体的位置变化。。
2、基于电涡流效应的传感器称为电涡流式传感器，如图2所示，由于线圈产生的磁场h1与被测金属导体电涡流产生的磁场h2相互影响，使线圈的等效电感发生变化，这个变化与金属导体的磁导率、电导率、线圈的几何形状和尺寸、电流的大小和频率以及线圈距离金属导体的距离有关。当仅有距离为影响因素时，可以通过判断线圈的等效电感测得线圈距离金属导体的之间位置变动。
3、磁轴承是一种利用磁场来支撑旋转轴的技术，能够实现无摩擦、高速运转。在磁轴承系统中，精确控制是关键，因此需要对转子的位置进行实时监测，以保持其稳定性和精确度。电涡流式位移传感器由于其非接触式的特性，非常适合用于监测磁轴承系统的转子位置。它们可以提供非常高的分辨率和响应速度，这对于确保磁轴承的正常运行至关重要。尽管电涡流式位移传感器具有许多优点，但也存在一些挑战。例如，在某些情况下，温度变化可能会影响测量结果。
技术实现思路b>
1、鉴于上述磁轴承用电涡流式位移传感器中存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于如何解决磁轴承在运作的过程中会受到温度变化的影响。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种磁轴承用电涡流式位移传感器，其包括，激励方波产生单元，用于输出放大后的方波信号并驱动震荡单元；所述震荡单元，包括均匀分布于磁轴承外模块的探头线圈和固定电容，用于产生磁场并获得震荡偏移信号；差分放大滤波单元，用于放大震荡偏移信号并对放大震荡偏移信号进行滤波处理；采样单元，用于将滤波后的电压信号转换成数字信号并传输给mcu；通信单元，用于将数字信号进行串口通信传输并根据上位机执行相应的命令；所述激励方波产生单元、所述震荡单元、所述差分放大滤波单元、所述采样单元和所述通信单元均位于控制板上。
4、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述激励方波产生单元包括方波产生模块和方波差分放大模块，所述方波产生模块的输出端与所述方波差分放大模块的输入端相连，所述方波差分放大模块的输出端与所述震荡单元的输入端相连。
5、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述探头线圈和所述固定电容形成lc振荡电路，所述lc振荡电路通过检测所述探头线圈与被测磁轴承之间的距离变化检测震荡偏移信号的电压幅值变化。
6、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述差分放大滤波单元包括信号整流模块、差分放大模块和滤波模块，所述信号整流模块的输入端与所述震荡单元的输出端相连，所述信号整流模块的输出端与所述差分放大模块的输入端相连，所述差分放大模块的输出端与所述滤波模块的输入端相连。
7、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述采样单元包括电压信号偏移模块和电压采样模块，所述电压信号偏移模块的输入端与所述滤波模块的输出端相连，所述电压采样模块将电压信号进行再次过滤后转换为数值传输。
8、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述探头线圈设置于探头线圈环形固定装置上，所述探头线圈环形固定装置上还固定设置有温度采集模块，所述温度采集模块的输出端与所述mcu相连用于被测磁轴承的位移补偿，所述探头线圈环形固定装置分别连接到方波差分放大模块的输出端和所述探头线圈的输入端。
9、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述mcu用于生成激励方波产生单元输入端的原始方波信号、接收采样单元输出的位移电压数字信号和接收执行通信单元传来的命令。
10、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述mcu将温度采集模块采集的温度数据进行补偿后输出给所述通信单元。
11、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：所述探头线圈为铜线蚀刻在pcb电路板上制成。
12、作为本专利技术所述磁轴承用电涡流式位移传感器的一种优选方案，其中：还包括电源单元，所述电源单元为整个系统提供所需要的转换电压。
13、本专利技术有益效果为：通过对探头线圈的信号进行差分处理，解决了测量电路中干扰信号的影响，通过采集探头线圈周围的温度数据，并对采集到的电压值进行补偿，提高电涡流位移传感器的测量精度。
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1.一种磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述激励方波产生单元(100)包括方波产生模块(101)和方波差分放大模块(102)，所述方波产生模块(101)的输出端与所述方波差分放大模块(102)的输入端相连，所述方波差分放大模块(102)的输出端与所述震荡单元(200)的输入端相连。
3.如权利要求2所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述探头线圈(201)和所述固定电容(202)形成LC振荡电路(204)，所述LC振荡电路(204)通过检测所述探头线圈(201)与被测磁轴承之间的距离变化检测震荡偏移信号的电压幅值变化。
4.如权利要求3所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述差分放大滤波单元(300)包括信号整流模块(301)、差分放大模块(302)和滤波模块(303)，所述信号整流模块(301)的输入端与所述震荡单元(200)的输出端相连，所述信号整流模块(301)的输出端与所述差分放大模块(302)的输入端相连，所述差分放大模块(302)的输出
5.如权利要求4所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述采样单元(400)包括电压信号偏移模块(401)和电压采样模块(402)，所述电压信号偏移模块(401)的输入端与所述滤波模块(303)的输出端相连，所述电压采样模块(402)将电压信号进行再次过滤后转换为数值传输。
6.如权利要求5所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述探头线圈(201)设置于探头线圈环形固定装置(203)上，所述探头线圈环形固定装置(203)上还固定设置有温度采集模块(203a)，所述温度采集模块(203a)的输出端与所述MCU(600)相连用于被测磁轴承的位移补偿，所述探头线圈环形固定装置(203)分别连接到所述方波差分放大模块(102)的输出端和所述探头线圈(201)的输入端。
7.如权利要求6所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述MCU(600)用于生成所述激励方波产生单元(100)输入端的原始方波信号、接收所述采样单元(400)输出的位移电压数字信号和接收执行所述通信单元(500)传来的命令。
8.如权利要求7所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述MCU(600)将温度采集模块(203a)采集的温度数据进行补偿后输出给所述通信单元(500)。
9.如权利要求8所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述探头线圈(201)为铜线蚀刻在PCB电路板上制成。
10.如权利要求9所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：还包括电源单元(700)，所述电源单元(700)为整个系统提供所需要的转换电压。
...【技术特征摘要】
1.一种磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述激励方波产生单元(100)包括方波产生模块(101)和方波差分放大模块(102)，所述方波产生模块(101)的输出端与所述方波差分放大模块(102)的输入端相连，所述方波差分放大模块(102)的输出端与所述震荡单元(200)的输入端相连。
3.如权利要求2所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述探头线圈(201)和所述固定电容(202)形成lc振荡电路(204)，所述lc振荡电路(204)通过检测所述探头线圈(201)与被测磁轴承之间的距离变化检测震荡偏移信号的电压幅值变化。
4.如权利要求3所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述差分放大滤波单元(300)包括信号整流模块(301)、差分放大模块(302)和滤波模块(303)，所述信号整流模块(301)的输入端与所述震荡单元(200)的输出端相连，所述信号整流模块(301)的输出端与所述差分放大模块(302)的输入端相连，所述差分放大模块(302)的输出端与所述滤波模块(303)的输入端相连。
5.如权利要求4所述的磁轴承用电涡流式位移传感器，其特征在于：所述采样单元(400)包括电压信号偏移模块(401)和电压采样模块(402)，所述电压信号偏移模块(401)的输入端与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳慧珉，李沂昊，郗焕，梅磊，祝子冲，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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