[发明专利]一种高温超导磁悬浮侧向扰动测量系统

说明书

本发明公开了一种高温超导磁悬浮侧向扰动测量系统，包括三维可移动滑台、悬浮系统轨道单元、悬浮端、测力限位端和侧向力传感器；三维可移动滑台包括底座、X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台，Y轴滑台上设置置物平台；悬浮系统轨道单元固定于置物平台上；悬浮端包括悬浮主体、高度调节板、旋转轴；测力限位端包括连接顶板、两个激光位移传感器、两个限位导轨；两个激光位移传感器激光点关于悬浮端的Y向水平中轴线对称；两个限位导轨位于连接顶板两侧，下部均开设槽口，旋转轴沿限位导轨槽口纵向移动；连接顶板通过侧向力传感器与Z轴滑台连接。本发明可对悬浮端在侧向扰动下的垂直位移和水平倾斜角度进行实时测量。

技术领域

本发明涉及高温超导磁悬浮轨道交通运输领域，具体涉及悬浮车体在侧向扰动下，所产生的垂直位移和水平倾斜角度的测量方法，更具体的说，是涉及一种高温超导磁悬浮侧向扰动测量系统。

背景技术

传统的轨道运输方式，由于轮轨间粘着作用及其摩擦损耗，轮轨高铁的速度存在较大的局限性。而在磁悬浮轨道运输技术中，车辆与轨道之间没有直接接触，从根本上解决了限制轮轨速度提升的关键问题，其速度极限远远高于轮轨交通。

近些年发展起来的高温超导磁悬浮轨道运输是磁悬浮轨道交通运输的一个分支，其主要工作原理是高温超导材料的迈斯纳效应和钉扎效应。当处于超导状态时，超导块将受到下方磁性轨道作用在其上的悬浮力。在超导块受到侧向扰动产生横向偏移的时候，将受到与偏移方向相反的导向力，使得超导块可以实现“自稳定”悬浮。在实际应用中，侧向扰动主要包括轨道不平顺，侧风干扰，车体在弯道处所受的离心作用等。一方面，在产生横向偏移后，与悬浮力大小相关的背景磁场也发生了变化，超导块将处于非对称分布的磁场中；另一方面，侧向扰动的作用位置的不同将会影响悬浮端所受的合力矩的大小，因此，在侧向扰动下，车体除了会产生横向位移，还有可能产生垂向位移和水平倾斜。

在侧向扰动对车体稳定性影响的研究中，常用的测量方式主要有两种类型，一是将悬浮端进行固定，并测量其在给定位移下的受力，通过力值随位移的变化来分析悬浮端稳定性。二是搭建一段轨道-车体样机，让车体行驶一段具体，测量车体在一段行程内空间位置的振动响应。在这两种方法中，前者无法准确反映悬浮端在自由悬浮状态的下的实际位置状态的变化，后者需要搭建完整的行驶轨道和推进系统，实验成本较高，且针对不同轨道类型，不同车体结构的兼容性较低。所以，建立一个高温超导磁悬浮侧向扰动测量系统，测量和分析高温超导块材在不同轨道，不同工况下侧向扰动响应，是高温超导磁悬浮轨道交通技术研究的重要工作之一。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种高温超导磁悬浮侧向扰动测量系统，可对悬浮端在侧向扰动下的垂直位移和水平倾斜角度进行实时测量，测量值可以在上位机分析平台进行观测和分析，并能储存至文本文档中，以便对数据进行后续处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明高温超导磁悬浮侧向扰动测量系统，包括三维可移动滑台、悬浮系统轨道单元、悬浮端、测力限位端和侧向力传感器；

所述三维可移动滑台包括底座，所述底座上平行设置两个X轴滑台，两个X轴滑台之间垂直设置有Y轴滑台，所述Y轴滑台上设置有置物平台，所述底座上竖直设置有两根立柱，两根立柱之间垂直设置有Z轴滑台，所述Z轴滑台位于置物平台正上方且与Y轴滑台垂直；所述悬浮系统轨道单元固定于置物平台上端面；

所述悬浮端包括悬浮主体，所述悬浮主体的一组相对侧面均设置有高度调节板，每个高度调节板外端面均设置有滑动槽，每个滑动槽内均设置有旋转轴；

所述测力限位端包括连接顶板、激光位移传感器、限位导轨；所述激光位移传感器设置为两个，均固定于连接顶板底部，两个激光位移传感器的激光点关于悬浮端的Y向水平中轴线对称；所述限位导轨设置为两个，分别位于连接顶板的两侧，每个限位导轨顶部均与连接顶板固定连接，每个限位导轨下部均开设有槽口，且每个槽口均与其所在侧的悬浮端的旋转轴匹配对应，所述旋转轴沿限位导轨的槽口纵向移动；所述连接顶板通过侧向力传感器与Z轴滑台连接。