專(zhuān)利名稱(chēng)：高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，具體地說(shuō)，涉及用于測(cè)量高速懸浮列車(chē)中懸浮電磁模塊與定子軌道之間間隙位移的電渦流傳感器。
背景技術(shù)：
高速磁浮列車(chē)成為解決快速物流、人流的一種行之有效的交通手段。為了確保車(chē)輛穩(wěn)定地懸浮于一定間隙，間隙位移傳感器必須能夠及時(shí)有效地將車(chē)輛的懸浮間隙信息傳遞給控制系統(tǒng)。而常導(dǎo)吸浮型的高速磁浮列車(chē)是一種同步直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)，這種磁浮列車(chē)的運(yùn)行軌道就是一種嵌有三相線圈的長(zhǎng)定子，如圖1所示，間隙傳感器嵌入安裝于懸浮電磁鐵上，測(cè)量線圈表面面對(duì)的測(cè)量表面為齒槽的形式。當(dāng)磁浮列車(chē)工作時(shí)，懸浮電磁鐵在勵(lì)磁電流的作用下產(chǎn)生Y向的懸浮吸力，而定子軌道中的交流電產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，拖動(dòng)懸浮電磁鐵沿軌道向前移動(dòng)，因此，該種間隙位移傳感器的磁場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，懸浮磁場(chǎng)、行波磁場(chǎng)、發(fā)電磁場(chǎng)等多種磁場(chǎng)共存，并且傳感器隨電磁鐵沿軌道移動(dòng)時(shí)，它所面對(duì)的測(cè)量表面是交替變化齒槽面，并不是通常的平面形式的測(cè)量表面，所以-般的間隙傳感器應(yīng)用在該場(chǎng)合，齒槽表面變化必然導(dǎo)致輸出信號(hào)的波動(dòng)，同時(shí)結(jié)構(gòu)上也不能適應(yīng)特殊測(cè)量環(huán)境的要求，無(wú)法提供給懸浮控制系統(tǒng)有效的位移信息，因此一般的間隙傳感器不能適應(yīng)高速磁浮列車(chē)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，以解決一般的電渦流位移傳感器不能適應(yīng)高速磁浮列車(chē)系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，嵌于電磁鐵模塊上，將列車(chē)的懸浮間隙信息傳遞給控制系統(tǒng)；該傳感器包括鋁制外殼，面向高速磁浮列車(chē)的軌道面開(kāi)口；檢測(cè)線圈，其為中空的平面形式；檢測(cè)電路，與檢測(cè)線圈相連。
所述檢測(cè)電路包括相連的振蕩回路和檢波整流電路。
所述振蕩回路對(duì)檢測(cè)線圈施加高頻振蕩電流。
所述檢測(cè)線圈和檢測(cè)電路各為兩個(gè)。
所述兩個(gè)檢測(cè)電路通向一比較輸出單元。
所述檢測(cè)電路和比較輸出單元之間設(shè)有前置放大電路。
所述振蕩電路為調(diào)頻調(diào)幅結(jié)構(gòu)振蕩電路，其振蕩頻率大致為2兆。
采用上述高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，能有效避免齒槽形狀表面對(duì)輸出的影響，同時(shí)能夠適應(yīng)復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境的影響，測(cè)量范圍滿足高速磁浮列車(chē)系統(tǒng)的需要，故障冗余能力好。


圖1為間隙位移傳感器安裝位置及被測(cè)導(dǎo)軌表面的示意圖；圖2為本發(fā)明的間隙位移傳感器測(cè)量線圈的外觀圖；圖3為本發(fā)明的間隙位移傳感器的結(jié)構(gòu)模塊原理圖；圖4為本發(fā)明的間隙位移傳感器的振蕩電路圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-齒面2-定子軌道3-槽面4-電磁鐵5-傳感器安放位置6-檢波整流電路接口具體實(shí)施方式
下面根據(jù)圖1至圖4，給出本發(fā)明一個(gè)較好實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點(diǎn)。
如圖1所示，其中標(biāo)號(hào)1表示齒面，標(biāo)號(hào)2表示定子軌道，標(biāo)號(hào)3表示槽面，標(biāo)號(hào)4表示電磁鐵，標(biāo)號(hào)5表示傳感器安放位置。根據(jù)測(cè)量軌道表面包括齒面1、槽面3的齒槽形狀，設(shè)計(jì)測(cè)量線圈，為了避免齒槽對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，必須使測(cè)量線圈振蕩發(fā)射的磁場(chǎng)在軌道表面均勻分布，這樣，當(dāng)測(cè)量線圈沿軌道x向運(yùn)動(dòng)而y向間隙位移保持不變時(shí)，齒槽形狀變化經(jīng)磁場(chǎng)耦合進(jìn)入測(cè)量信號(hào)輸出能夠保持為恒定值，所以可以消除齒槽形狀對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，最終傳感器的輸出信號(hào)為一波動(dòng)誤差小的穩(wěn)定信號(hào)；傳感器位于的磁場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，主要有電磁鐵線圈的勵(lì)磁磁場(chǎng)，行波磁場(chǎng)，以及可能的發(fā)電磁場(chǎng)，傳感器的外殼采用鋁制，僅僅是面向軌道面開(kāi)口，這樣可以將勵(lì)磁磁場(chǎng)屏蔽，推進(jìn)的行波的頻率相對(duì)較低，傳感器的振蕩頻率很高，線圈為中空的平面形式，行波磁場(chǎng)耦合量少，輸出干擾小。圖2為本發(fā)明的間隙位移傳感器測(cè)量線圈的外觀圖。圖3為間隙位移傳感器的結(jié)構(gòu)模塊原理圖，振蕩回路在測(cè)量線圈中施加高頻振蕩電流，此時(shí)線圈周?chē)臻g產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，位于磁場(chǎng)中的被測(cè)導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生渦流，電渦流也將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，兩者磁場(chǎng)方向相反，最終使測(cè)量線圈的等效阻抗發(fā)生變化，振蕩信號(hào)的幅值與頻率發(fā)生變化，利用檢波電路提取振蕩信號(hào)的幅值變化，就可建立幅值與測(cè)量距離之間的關(guān)系，為提高可靠性，采用了雙線圈冗余結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用兩套結(jié)構(gòu)相同的電路，同時(shí)也可以消除行波磁場(chǎng)的共模影響。檢波電路后接有前置放大電路，前置放大電路后為比較輸出單元。為了兼顧測(cè)量范圍和靈敏度，傳感器采用如圖4所示的調(diào)頻調(diào)幅結(jié)構(gòu)振蕩電路，振蕩頻率為2M左右。其中標(biāo)號(hào)6表示檢波整流電路接口。
由于線圈的安排方式可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量磁場(chǎng)在被測(cè)軌道表面均勻分布，齒槽形狀的影響可以被遏制，傳感器抗齒槽效應(yīng)的能力得到有效提高，有效測(cè)量范圍可以達(dá)到40mm，齒槽影響小于±0.8mm，干擾影響小，采用雙線圈的結(jié)構(gòu)，提高傳感器的故障冗余能力。
實(shí)際使用中，線圈、振蕩電路以及鋁制外殼安裝于一體，最終嵌于電磁鐵模塊上，隨車(chē)輛一起沿軌道面運(yùn)行。
以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專(zhuān)利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，嵌于電磁鐵模塊上，將列車(chē)的懸浮間隙信息傳遞給控制系統(tǒng)；該傳感器包括鋁制外殼，面向高速磁浮列車(chē)的軌道面開(kāi)口；檢測(cè)線圈，其為中空的平面形式；檢測(cè)電路，與檢測(cè)線圈相連。
2.如權(quán)利要求1所述的高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括相連的振蕩電路和檢波整流電路。
3.如權(quán)利要求2所述的高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，其特征在于，所述振蕩電路對(duì)檢測(cè)線圈施加高頻振蕩電流。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)線圈和檢測(cè)電路各為兩個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，其特征在于，所述兩個(gè)檢測(cè)電路通向一比較輸出單元。
6.如權(quán)利要求5所述的高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)電路和比較輸出單元之間設(shè)有前置放大電路。
7.如權(quán)利要求2所述的高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，其特征在于，所述振蕩電路為調(diào)頻調(diào)幅結(jié)構(gòu)振蕩電路，其振蕩頻率大致為2兆。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，嵌于電磁鐵模塊上，將列車(chē)的懸浮間隙信息傳遞給控制系統(tǒng)；該傳感器包括鋁制外殼，面向高速磁浮列車(chē)的軌道面開(kāi)口；檢測(cè)線圈，其為中空的平面形式；檢測(cè)電路，與檢測(cè)線圈相連。采用上述高速磁浮列車(chē)的間隙位移傳感器，能有效避免齒槽形狀表面對(duì)輸出的影響，同時(shí)能夠適應(yīng)復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境的影響，測(cè)量范圍滿足高速磁浮列車(chē)系統(tǒng)的需要，故障冗余能力好。
文檔編號(hào)G01B7/14GK1584491SQ20041002463
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者常文森, 吳祥明, 吳峻, 龍志強(qiáng), 李璐, 樊樹(shù)江, 李云鋼, 佘龍華 申請(qǐng)人:上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心, 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)