高温磁悬浮轴承用位移传感器的研究

针对差动变压器式位移传感器的性能及其在高温磁悬浮轴承中的应用,对环境温度升高影响差动变压器式位移传感器（DTDS）性能的机理和特征以及所采用的温度补偿技术进行了研究。采用比值方式的处理电路以及加入补偿电阻的方法改善了温度升高所带来位移传感器灵敏度升高、温度漂移和时间漂移的问题。对不同温度下的差动变压器式位移传感器进行标定得到了位移传感器的动静态性能,并将其应用到单自由度高温磁悬浮轴承（HTAMB）试验台上进行静态和模拟动态悬浮。研究结果表明,环境温度为550 ℃,被测物体移动范围在-0.35~+0.35 mm时,位移传感器的灵敏度在19.62 mV/μm,线性度为±0.74%,迟滞性为±0.40%,重复性为±0.97%,传感器截止频率在800 Hz左右;在单自由度高温磁悬浮轴承试验台上使用所研制的高温位移传感器,能实现被悬浮物体的稳定悬浮。     

磁浮多电航空发动机的研究现状及关键技术

介绍了国际上磁浮多电发动机的研究现状、发展趋势及其核心关键技术如高温磁悬浮轴承、高温位移传感器、附件电传动技术、备用轴承和多电发动机的结构设计。介绍了美国的IHPTET计划中有关磁浮多电发动机的研制情况,IHPTET计划和美国的德雷伯实验室(DraperLaboratory)、Synchrony公司等多个单位进行了长期的合作,共同研制该发动机的核心关键技术"高温磁悬浮轴承",从目前掌握的资料分析,IHPTET计划中的磁浮多电发动机将采用Synchrony公司研制成功的"高温磁悬浮轴承"。1997年底,欧共体制定了类似的AMBIT研究计划,期望率先研制出以磁悬浮轴承支撑的航空发动机,参加该计划的有英国、德国、法国、奥地利和瑞士等5个国家。      

五自由度磁悬浮轴承的扰动补偿控制系统设计

在比例-积分-微分(PID)控制的基础上加入扰动补偿环节,设计了五自由度磁悬浮轴承的扰动补偿控制系统.通过对转子运动模型的分析,修正并得到了更为精确的磁悬浮轴承扰动观测器模型.对离散化的扰动观测器进行了稳定性分析和参数整定方法研究,进而使扰动观测器的参数整定过程更为规范与便捷.实验结果表明:在PID控制基础上加入扰动补偿控制,转子受扰自由度的位移波动分别减小了38.7%和67%,转子在20000r/min转速下的轴心运动轨迹波动减小了21%,从而验证了扰动补偿控制相比于PID控制的优越性.      

差动变压器式位移传感器专家设计系统的研究

在分析差动变压器式位移传感器整个设计流程的基础上,提出开发位移传感器专家设计系统。按照实际流程,将专家设计系统分为参数设计、分析仿真、三维建模三个部分,并简要介绍了整个系统的结构、功能及实现。     

基于漏磁与磁阻系数迭代的三自由度混合型磁悬浮轴承的设计

提出一种基于漏磁与磁阻系数迭代计算的参数设计方法,将软磁材料内部磁场的磁通密度非饱和作为约束条件,以满足最大悬浮力条件下的体积最小化为优化设计目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该三自由度混合型磁悬浮轴承各部分的结构参数.利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性.给出了静态起浮、悬浮、冲击、转速为30000r/min时转轴位移与控制电流的波形.实验结果表明:基于该方法设计出的三自由度混合型磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性.      

动压转子陀螺的气动交叉耦合误差

采用动压气浮轴承转子的单自由度陀螺,如果在陀螺输出轴（即框架轴或浮子轴）方向有外加速度作用时,由于动压轴承的气动交叉耦合效应,转子在输出轴方向产生位移的同时还会在输入轴方向产生位移。这将使陀螺产生与输出轴加速度和转子轴加速度有关的漂移。由于这项漂移还具有振动整流特性,难于进行补偿,因此需要在设计、生产上加以控制。     

高温磁悬浮轴承励磁绕组制造技术

针对国内外高温励磁绕组存在的缺陷与不足,提出了一种新型的迷宫形励磁绕组结构,首先通过电火花线切割制造出单层迷宫形线圈,并在线圈匝间和层间充分均匀地填充耐高温绝缘材料;然后通过真空钎焊工艺实现多层迷宫形线圈的牢固焊接,最后将焊接成型的多层线圈封装成迷宫形绕组,并应用于单自由度高温磁悬浮轴承试验台中,实现了550℃被悬浮物体近20h的稳定悬浮.研究结果表明:线圈焊缝的高温电阻值小,抗剪切强度满足要求,焊缝的金相组织致密均匀;绕组匝间和层间绝缘性能良好;迷宫形励磁绕组在原理和工艺上是可行的.对高温悬浮试验后的迷宫形绕组内部形貌进行观察后发现封装线圈的高温绝缘材料存在一定的缺陷,有待进一步研究.      

MEMS梳齿音叉陀螺温度漂移特性研究

由于MEMS音叉陀螺多用于车载及无人机导航等应用场合,而外界温度环境因素对其零偏性能有着很大的影响,因此其温度引起的零偏漂移的大小直接影响着最终导航的性能。研究了全温范围传感器漂移特性,旨在提升陀螺温度漂移特性。通过改进电路设计以及采用实时补偿算法对其全温范围温度引起的零偏漂移进行补偿,将零偏稳定性提升了一个数量级。     

静电悬浮微机械加速度计检测电路设计

静电悬浮微机械加速度计通过静电力把质量块无接触的悬浮起来,具有极高的分辨率.一般采用差动电容式位移检测的方式来精确检测质量块在电极腔内的运动,然后在通过悬浮控制系统来实现六自由度的有源悬浮.针对该电容的检测,本文介绍了一种基于环形二极管解调的单频载波公共激励电极电容式多路位移检测方案,并进行了设计仿真与实验测试,实验测...     

新型跟踪微分器在航空发动机磁悬浮轴承中的应用

为了实现航空发动机磁悬浮轴承的稳定悬浮，在磁悬浮轴承反馈控制器设计中获取光滑、精度高、相位滞后小的跟踪滤 波与微分信号等位移传感器信号，基于离散2阶串联型系统，提出了一种具有边界层函数、基于离散时间最优控制算法的新型跟 踪微分器。为减小算法在滤波与微分信号提取过程中的相位滞后，在所设计的跟踪微分器算法中引入相位调整因子对相位进行 实时有效地补偿。分别从时域与频域的角度进行仿真及试验验证，结果表明：所提出的新型跟踪微分器算法具有全程快速、无超 调、无颤振、相位滞后小、精度高等特点，与原基于离散时间最优控制的跟踪微分器算法相比，其平均相位滞后减小80~100个采样 周期，满足实际工程应用需求。     

基于喘振信息数据融合的发动机温度传感器

针对热电偶（阻）型温度传感器呈现较强的惯性，提出一种基于矩阵奇异分解的传感器数据融合方法，将喘振信息与温度传感器输出信号相融合，分别消除了发动机进口温度T1约1．2％和涡轮后燃气温度L约0．8％的静态误差；同时，还提出了利用喘振信息消除温度传感器动态误差的技术，补偿了热电偶（阻）的惯性延迟。实验和仿真结果表明，该数据融合方法和动态补偿技术不仅算法简单有效，而且温度补偿准确，提高了发动机电子调节器工作的可靠件．     

温包型温度传感器的工质选择

为研究温包型温度传感器在航空发动机和飞机控制系统中的应用,对温包型温度传感器的充填工质进行了分析。根据工质的热力学特性及传感器的使用温度范围,将温包分为气态、液态、蒸汽态3种类型,阐述了不同类别工质的物理特性与温度变化的关系,汇集了常见工质的主要特性参数,归纳了根据传感器用途选择工质的原则。结果表明:气态工质的计算符合范德华方程;液态工质则按照体积膨胀计算;蒸汽态工质可按照项-谭方程进行设计计算。根据以上方法设计的不同温包已在多种发动机和飞机附件中得到应用。     

航天器用薄膜温度传感器的研制及性能研究

飞行器以高超声速飞行时瞬间温升可达1 600℃以上,为了保证飞行器的可靠和运行安全,准确实时测量热防护系统表面温度显得尤为重要。针对高温环境实时测温的技术难题,结合磁控溅射技术和陶瓷烧结技术,提出了一种引线和传感器基底一体化的微小型高温薄膜温度传感器结构。采用高温检定炉对传感器陶瓷基底的高温绝缘性进行了测试,并使用多种微观形貌表征方法对传感器主要结构材料进行筛选,得到薄膜温度传感器制备所需的最佳材料组合。进行了薄膜温度传感器静态标定和综合性能高温考核试验,结果表明,所研制传感器灵敏度、重复性的变化与标准热电偶基本保持一致,在实际环境温度低于1 500℃时,传感器测量误差不超过4‰,可在1 200℃高温环境中连续准确测温6 h以上,且测温上限高达1 800℃,验证了该传感器在高温环境中进行测温的可行性和实用性,为航天器表面温度测量和热防护系统优化提供科学依据。     

检测信号的温度补偿及线性化的计算机处理

微型计算机技术的迅猛发展，为检测技术的发展创造了条件。目前，在研究最大限度地提高现有检测系统的精确度、灵敏度、性价比、可靠性，扩大测量范围、缩小体积的同时，还应寻求检测技术的发展新途径。通过环境温度对传感器检测信号的补偿，计算机线性化处理方法，即可达到满足精度的要求。     

MEMS梳齿音叉陀螺零偏漂移特性研究

由于MEMS（微机电系统）音叉陀螺多用于车载及无人机导航等应用场合，而外界温度环境因素对其零偏性能有着很大的影响，因此其零偏漂移的大小直接影响着最终导航的性能。本文研究了全温范围传感器漂移特性，旨在提升陀螺零偏稳定性。通过改进电路设计以及采用实时补偿算法对其全温范围零偏漂移进行补偿，将零偏稳定性提升了一个数量级。     

电阻分流热电流温度补偿技术及应用

电阻分流热电流温度补偿技术及应用是为温度测量 热电偶与补偿导线失配专门研究一切后种新技术，试验与应用证明：它在补偿温度失配误差，减小测量系统的误差，校正起初炉温，改善系统温度响应特性方面都具有非常好的效果。     

高温耐辐照声发射传感器

研制了一种新的耐高温抗辐照声发射传感器,并讨论了传感器制作工艺上的特点和优点。在经受400℃和2.4×10~6GYγ辐照的考验后,传感器仍保持性能稳定。     

基于AD590组成的温度测量电路及应用

AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。由于该器件具有良好的线性特性和互换性，因此测量精度高，并具有消除电源波动的特性。通过分析AD590的基本结构、主要性能以及基本工作原理，介绍了该器件在温度检测中的广泛应用。