[发明专利]一种测量磁悬浮系统磁力梯度的方法

摘要

本发明涉及一种测量磁悬浮系统磁力梯度的装置及方法。在转子的上侧、下侧、前侧、后侧各设有一个电极，从而由上电极、下电极、前电极、后电极分别和转子形成电容，分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；由第一电容、第二电容与两个第一标称电容组成第一差动电容电桥电路，由第三电容、第四电容与两个第二标称电容组成第二差动电容电桥电路；悬浮线圈产生悬浮力使转子悬空，并具有一定的磁力梯度；驱动转子高速恒速旋转，转子重力方向的微位移由第一差动电容电桥电路测得，水平方向的微位移由第二差动电容电桥电路测得；当外部的激振波频率与转子的固有频率相同时，产生共振，此时确定激振波频率的大小，通过公式求出磁力梯度的大小。

主权项

1.一种基于测量磁悬浮系统磁力梯度的装置的测量磁悬浮系统磁力梯度的方法，所述装置包括上悬浮线圈、下悬浮线圈和转子，所述转子为空心薄壁的超导球形转子，其顶部设有极轴孔；下悬浮线圈和转子位于密闭的外壳内部，向下悬浮线圈通入电流；在转子的上侧、下侧、前侧、后侧各设有一个电极，分别为上电极、下电极、前电极和后电极，前电极和后电极相对设置，并位于上电极和下电极之间；前电极和后电极之间的两个绝缘层上分别设有气孔，其中一个气孔为进气孔，另一个为出气孔，使得转子腔与加转气体管路连通；下悬浮线圈位于下电极下侧；上电极、下电极、前电极和后电极的内表面共同形成一个球形空腔，为转子腔，转子位于转子腔内；转子与各电极相隔开，使转子能够悬浮于电极之间进行旋转；所述上悬浮线圈位于上电极上侧；向上悬浮线圈和下悬浮线圈通入大小不同的电流，通过上悬浮线圈和下悬浮线圈产生悬浮力使转子悬浮下悬浮线圈产生悬浮力使转子悬空，并具有一定的磁力梯度，所述前电极和后电极作为中间电极，所述上电极与中间电极之间、前电极和后电极之间、以及中间电极与下电极之间设有绝缘层，从而由上电极、下电极、前电极、后电极分别和转子形成电容，分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；由第一电容、第二电容与两个第一标称电容组成第一差动电容电桥电路，由第三电容、第四电容与两个第二标称电容组成第二差动电容电桥电路；其特征在于，测量磁悬浮系统磁力梯度的方法包括以下步骤：向悬浮线圈通入电流，产生悬浮力使转子悬浮并具有一定的磁力梯度；驱动转子以其工作转速恒速旋转，并保证其极轴的方向始终稳定；所述转子重力方向的微振动位移由第一差动电容电桥电路测量获得，水平方向的微振动位移由第二差动电容电桥电路测量获得；测量转子重力方向上的微振动位移的方法是：向第一差动电容电桥电路输入激励电压，即向上电极和下电极通入幅值相等极性相反的交流电压作为激励电压，输入电压频率为0.5‑10MHz、幅值为1‑50V；当转子在上电极和下电极之间的中间位置时，第一差动电容电桥电路输出电压为零，在重力方向发生微位移时，第一差动电容电桥输出一定大小的电压值，通过标定输出的电压幅值与转子微振动位移的线性关系，即可通过测量输出的电压获得转子微振动位移的大小；同时使磁悬浮系统的外部的触发装置产生不同频率的上下方向传播的激振波，当激振波频率f与转子重力方向上的固有频率f₁相同时，产生共振，此时转子在重力方向上的振动幅值A₁最大，通过第一差动电容电桥电路测量得到的电压最大，此时确定激振波频率f的大小，并通过公式求出磁悬浮系统垂直方向磁力梯度K的大小，公式中m为转子的质量；同理，测量转子水平方向上的微振动位移的方法是：通过向第二差动电容电桥电路输入激励电压，即向前电极和后电极通入幅值相等极性相反的交流电压作为激励电压，输入电压频率为0.5‑10MHz、幅值为1‑50V；当转子在前电极和后电极之间的中间位置时，第二差动电容电桥电路输出电压为零，在水平方向发生微位移时，第二差动电容电桥电路输出一定大小的电压值，通过标定输出的电压幅值与转子微振动位移线性关系，即可通过测量输出的电压获得转子微振动位移的大小；同时使磁悬浮系统的外部的触发装置产生不同频率的前后方向传播的激振波，当激振波频率f＇与转子水平方向上的固有频率f₁＇相同时，产生共振，此时转子在水平方向上的振动幅值A₁＇最大，通过第二差动电容电桥电路测量得到的电压最大，此时确定激振波频率f＇的大小，并通过公式求出磁悬浮系统水平方向磁力梯度K＇的大小，公式中m为转子的质量。