光纤位移传感器在低温装置中测量超导转子 悬浮微位移的应用

介绍了一种补偿式光纤位移传感器,对比分析了该传感器在室温(293 K)下和液氮温度(77 K)下的传输特性。结果表明,该传感器能有效地消除外界环境的影响,可用于宽温度范围的位移测量。在液氦温度(4.2 K)下测量超导转子悬浮微位移的实验结果表明,该传感器可在低温下进行位移测量,测量分辨率达到10 μm。实验结果为光纤位移传感器在低温环境下的应用提供了参考。     

基于布拉格光纤光栅的微位移传感器的研究

微位移测量是目前热点研究领域,光纤布拉格光栅作为良好的传感元件,已被用于微位移测量领域。本文首先对布拉格光纤光栅传感的基本原理进行了分析,在此基础上设计制作了一种光纤光栅位移传感器。采用布拉格光纤光栅作为传感元件,利用自解调法进行波长解调,然后设计一整套传感系统,对微位移量进行了传感测量。利用激光干涉仪和PI微动平台对系统性能进行测试,实验结果显示传感系统分辨率达到50nm,系统回零重复性的误差26nm,系统的灵敏度为21mV/μm,最大非线性引用误差为2.45%。     

基于输出光斑旋转的光纤微弯位移传感器

为研究光纤微弯位移传感器,在单模光纤传输系统中设计了一个光纤圈和光纤微弯传感器。通过改变光纤圈的直径,以获得两个光斑,通过移动光纤微弯传感器,记录输出光斑旋转情况,并分析了传感器的移动位移和输出光斑的旋转角度之间的关系。实验表明,光斑转移角度与传感器位移在一定范围内存在良好的线性响应关系,因此可通过检测光斑图像的旋转来实现位移量的测量。     

基于LabVIEW的旋转机械转子振动监测系统

采用传感器和信号调理技术对旋转机械转子振动的各种信号进行采集、处理,并利用LabVIEW强大的信号处理、分析和数学运算功能对信号进行显示、分析,实现了在线转子的运转状况的监测,设计出了基于LabVIEW的旋转机械转子振动的监测系统.该系统可连续测量和监视转子振动有关的各类参量:转速、轴振、轴位移等,具有直观的显示界面、强大的信号分析以及数据存储管理功能.能及时识别旋转机械设备的异常状态,保证设备安全可靠地运行,并可以为控制设备运行于最优状态以及早期诊断设备故障提供依据.     

一种新型的光纤传感器的研究—对微位移的非接触测量

应用光纤传感技术设计一种新型光纤传感器。该传感器可用于表面粗糙度和微小位移的非接触测量。本文论述了其对微位移的测量。在该传感器特有的“零”工作点对信号采用差分放大处理,能实现对微位移的非接触测量,并具有纳米(10~(-?)m)级的分辨率。     

光纤动态检测技术的研究与进展

首先,在论述光纤传感器基本理论和技术的基础上,重点以两类典型的传光型光纤传感器——反射式光纤位移传感器及透射式光纤传感带为对象,讨论了其检测原理和关键技术,以及在大型旋转机械支承——滑动轴承的润滑膜状态信息和转子振动信息、航空发动机涡轮叶尖间隙、燃油流量及人体位姿信息等重要工程参数检测中的应用;其次,分析了两种典型的传感型光纤传感器——光强调制型光纤曲率传感器和Bragg光纤光栅传感器的检测原理和关键技术,并介绍了它们分别在机匣变形动态测量和齿轮应力应变动态测量中的应用;最后,基于这两类典型光纤传感器的特点及工程应用,对光纤动态检测技术进行了总结和展望。     

基于光纤技术转子表面高精度测量系统的研究

借助光的波动性,提出一种新转子球表面测量技术,用光强调制式的双光纤传感器作为测量元件,从理论和实验两方面,分析了光纤位移传感器特性,分别给出了传感器实验结果和理论结果.利用该光纤位移传感器进行转子表面微小变化的测量,设计一种适用于转子表面测量的系统其测量精度达到0.005μm,给出转子表面图形绘制法-墨克脱投影法,并给出了本转子的测量表面图.此系统也可以用在其它物理学的尖端表面测量实验中.     

基于STM32的嵌入式光纤束微位移传感器设计

为了满足当前位移测量系统对于微小位移进行稳定可靠和精确测量的需求,文中提出了一种基于STM32的嵌入式光纤束微位移传感器的设计方案。该光纤束位移传感器主要利用了光强调制型的工作原理,以STM32F103ZET6为核心,采用设计的光纤束微位移传感探头对微位移进行准确测量,软件部分实现了两路检测信号相除、线性化处理和温度补偿等工作,同时将采集的位移数据通过串口实时发送至上位机,实现了对温度数据的动态显示,查询、储存等功能。该传感器具有成本低、测量精度高、操作简单等优点,可以在各种复杂的工业现场高效而准确地对各种微位移进行精确测量。     

皮米量级微位移信号处理分辨力的光纤布拉格光栅探针系统

为了实现超高分辨力的微位移测量,建立了基于光纤布拉格光栅传感的高灵敏度探针系统,研究了静态锁相放大技术,用于检测小于纳米量级的微位移信号.根据光纤布拉格光栅传感原理,设计了高灵敏度的双光栅自补偿解调系统结构.基于信号特征研究了静态锁相放大技术,用于实时检测处理微弱测量信号.最后,通过探针系统的性能测试实验可获得灵敏度和...     

静电悬浮转子微陀螺微位移信号检测系统的设计

为实现对悬浮转子微陀螺转子五自由度的测量,提出了一种频分复用的微位移检测原理,主要介绍了多频率信号发生器,前置放大器,锁相放大器组成的测试系统,设计了一种基于DDS技术的多频率信号发生器和基于锁相放大原理的解调电路。实验和分析结果表明,该电路能实现多自由度微位移检测,设计的多频率信号发生器的频率分辨率能达到0．005821Hz,相位分辨率可以达到0．006rad,检测轴向灵敏度为1．34V／μm,检测径向灵敏度为0．092V／μm,测量电路的轴向位移分辨率为0．45nm,径向位移分辨率为6．6nm,转角的分辨率为0．25μrad,位移检测电路的分辨率,灵敏度和测量范围能够满足静电悬浮转子微陀螺的控制需要。     

轴/径向耦合式非接触型压电作动器的研究

提出了一种基于近场声悬浮机理的球转子压电作动器,特别设计了可分别沿轴向和径向辐射超声近场的作动器,其目的是为了实现球转子的稳定、可控悬浮和高速旋转,可将其应用到航空航天的高速电机、球轴承传动或姿态传感领域。该新型压电作动器通过轴向与径向悬浮装置的不同耦合形式来提供超声悬浮力并以非接触的方式驱动球转子,实现对球转子的灵活控制。介绍了轴/径向耦合式非接触型压电作动器的结构和工作原理,通过仿真得到了悬浮装置的声场分布形式,深入分析和阐释了球转子的悬浮和驱动机制,加工了样机,搭建了轴/径向耦合式超声悬浮型压电作动器的特性测试系统,通过非接触式激光位移传感器得到了球转子的悬浮特性,并获得了691.5r/min的转速。     

Modeling and Analysis of a Micromotor with an Electrostatically Levitated Rotor

The modeling and evaluation of a prototype rotary micromotor where the annular rotor is supported electrostatically in five degrees of freedom is presented in order to study the behavior of this levitated micromotor and further optimize the device geometry. The analytical torque model is obtained based on the principle of a planar variable-capacitance electrostatic motor while the viscous damping caused by air film between the stator and rotor is derived using laminar Couette flow model.Simulation results of the closed-loop drive motor, based on the developed dynamic model after eliminating mechanical friction torque via electrostatic suspension, are presented. The effects of the high-voltage drive, required for rotation of the rotor, on overload capacity and suspension stiffness of the electrostatic bearing system are also analytically evaluated in an effort to determine allowable drive voltage and attainable rotor speed in operation. The analytical results show that maximum speed of the micromotor is limited mainly by viscous drag torque and stiffness of the bearing system. Therefore, it is expected to operate the device in vacuum so as to increase the rotor speed significantly, especially for those electrostatically levitated micromotors to be used as an angular rate micro-gyroscope.     

开关磁阻电机调速系统综述

开关磁阻电机调速系统是由开关磁阻电机、功率变换器、控制装置、角位移传感器和驱动电路5部分安装在一起的一种新型机电一体化调速装置,它的效率在很宽的调速范围内可大于87%,电机结构十分独特,转子上无绕组或永磁体定子为集中绕组,其绕组安装容易,端部短而牢固,比传统的直流电动机、同步电动机和异步电动机都简单,制造和维修十分方便。同时,开关磁阻电机控制方便,可以四象限运行,具有结构简单、体积小、质量轻、工作可靠、控制方便的优点,其性能和经济指标优于普通的异步电动机调速系统。     

基于异步电动机的电动汽车驱动系统

为了顺应汽车低碳环保的发展趋势,将异步电机用作电动汽车的驱动电机来代替价格昂贵且环保性差的永磁同步电机。采取转子磁链定向矢量控制的方法来实现异步电机的调速控制,在此基础上建立了一个异步电机作为驱动电机,由电池和双向DC/DC供电的电动汽车驱动系统。推导了异步电机的数学模型,搭建了一个小型电动汽车实验平台,并在实验平台上对异步电机调速性能和双向DC/DC供电系统进行了实验验证。实验结果表明,采用转子磁链定向矢量控制能很好的实现电动汽车的驱动系统的调速控制。     

混合式步进电机无位置传感器的转子位置检测

借鉴永磁凸极同步电机无位置传感器控制原理,通过卡尔曼滤波理论和脉动高频电压信号注入法,在低速及零速下检测跟踪混合式步进电机转子位置.基于冲量等效原理和SPWM调制技术,实现步进电机驱动电压和高频电压的同时注入.     

基于传感器集成模块的PMSM矢量控制实验研究

对传感器集成模块的硬件结构和软件功能进行讨论,构建概念性传感器集成模块,丰富了电力电子系统集成模块的类型,并采用该传感器集成模块实现永磁同步电机矢量控制运行。传感器集成模块能有效实现电机端电压和电流的检测、转子位置和速度的估计、磁链和转矩的观测,是高性能电力电子集成传动系统的重要组成部分。     

基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统

介绍一种基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统,电机的转速和位置信号由扩展卡尔曼滤波器估算.首先介绍了无刷直流电机的控制原理,然后给出了控制系统的框图,介绍了系统硬件电路和软件流程图,最后给出了结论.     

转子实验台闭环控制系统研制

研制了以单片机为核心转子实验台闭环控制系统,该系统具有转速测量和PID控制、振动信号采集、过流保护、电机励磁与驱动、串行通信等多种功能。系统既可独立工作,又可通过串行通信接口接收计算机发出的操作参数运行。编制了基于LABVIEW的测控实验软件,学生可通过该软件设定各种PID参数来获得不同的控制效果,还可开展多项创新实验,培养学生独立工作的能力。