轴向位移的检测方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种轴向位移的检测方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]磁悬浮轴承系统利用可控电磁力将转轴悬浮起来。如图1所示，磁悬浮轴承系统主要由磁力轴承、转轴、位移传感器、控制器和功率放大器组成。其中，位移传感器包括轴向位移传感器和径向位移传感器，轴向位移传感器用于连续检测转轴的轴向位置变化(也即，用于检测转轴的轴向位移)，当轴向位移传感器检测到转轴的轴向位移偏离参考位移后，控制器根据上述情况生成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在磁力轴承中产生磁力使转轴能够稳定悬浮在参考位移处，所以轴向位移传感器对整个磁悬浮轴承系统的控制起着至关重要的作用，轴向位移检测的准确性将直接决定磁悬浮轴承系统运行的稳定性。
[0003]在一个5自由度磁悬浮轴承系统中，由2个径向磁力轴承和I个轴向磁力轴承组成。在轴向磁力轴承控制中，轴向位移传感器25垂直于检测面安装，检测面是一个套在转轴上的固定圆盘21的外表面，所以当圆盘垂直转轴时，检测面也垂直于转轴，同样的，当圆盘不垂直于转轴时，检测面也不垂直于转轴。如图2所示，轴向位移传感器25通过检测其与检测面之间的轴向位移得到转轴的轴向位移，并且现有技术中轴向位移的检测都是通过一个轴向位移传感器来实现的，若圆盘与转轴垂直，则检测面与转轴也垂直，这时轴向位移传感器检测到的轴向位移即为参考位移dref。其中，圆盘21、转轴23和轴向位移传感器25之间的位置关系可以参见图3。
[0004]下面结合图1和图2，对轴向磁力轴承的控制过程说明如下:设图1中的参考位移为dref，由于外力f作用，当转轴23发生轴向移动时，轴向位移传感器25检测到其与检测面的距离发生变化，通过控制系统，轴向磁力轴承27就会产生相应的电磁力作用在止推盘29上，使转轴产生一个与外力f相反方向的运动，并最终回到参考位移drrf对应的位置处。
[0005]由于轴向位移是通过测量检测面来确定的，所以检测面要能真实地反映转轴的位移，必须满足检测面与转轴是完全垂直的，不可避免，由于加工及装配上的误差，圆盘与转轴不可能完全垂直，会存在一定的倾斜。若圆盘倾斜，则检测面也就会倾斜，当转轴旋转时，通过检测面测量的轴向位移就不能真实反应转轴的轴向运动。
[0006]如图4a所示，若圆盘21处于A位置时，表明圆盘垂直于转轴，进而检测面也垂直于转轴23，则轴向位移传感器检测到的轴向位移为参考位移dref;若转轴旋转至第一角度，圆盘随转轴转动，使得圆盘位于第一位置(也即，图4a中的B位置)，表明圆盘不垂直于转轴，进而检测面也不垂直于转轴，则轴向位移传感器检测到的轴向位移为dl，dl大于参考位移dref，如图4b所示，当转轴旋转至第二角度，圆盘随转轴转动，使得圆盘位于第二位置(也即，图4b中的C位置)，表明圆盘不垂直于转轴，进而检测面也不垂直于转轴，则轴向位移传感器25检测到的轴向位移为d2，d2小于参考位移dref。上述轴向位移传感器检测到的轴向位移会以如图5所示的正弦趋势变化，其中，平均值d即为上述内容中的参考位移dref，并且可知dl-dref — dref—d2 o
[0007]而实际上，轴向磁力轴承的控制是以轴向位移传感器检测到的其与检测面之间的距离(也即，轴向位移)作为输入量，故当转轴旋转时，轴向位移在不断变化，因此轴向磁力轴承就会根据检测到的轴向位移的大小产生相应的一个力来控制转轴向相反方向运动，由于旋转过程中因检测面倾斜带来的位移波动始终存在，故轴向磁力轴承将控制转轴周期性的轴向运动，从而影响轴向的控制，随着转速的升高，此影响会越来越严重，最终将导致转轴轴向控制失稳。
[0008]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0009]本发明实施例提供了一种轴向位移的检测方法、装置及系统，以至少解决现有技术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不准确的技术问题。
[0010]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轴向位移的检测方法，包括:获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，其中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个所述轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀设置;根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移。
[0011]进一步地，根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移包括:根据多个所述轴向位移的平均值确定所述目标轴向位移。
[0012]进一步地，多个所述轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器和第二轴向位移传感器，其中:获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移包括:获取所述第一轴向位移传感器检测到的第一轴向位移以及获取所述第二轴向位移传感器检测到的第二轴向位移;根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移包括:根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述目标轴向位移。
[0013]进一步地，根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移包括:根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移的平均值确定所述目标轴向位移。
[0014]进一步地，根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移包括:根据公式dm=(dl+d2)/2确定所述目标轴向位移，其中，dm为所述目标轴向位移，dl为所述第一轴向位移，d2为所述第二轴向位移。
[0015]根据本发明实施例的另一方面，提供了一种轴向位移的检测装置，包括:获取单元，用于获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，其中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个所述轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀设置;确定单元，用于根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移。
[0016]进一步地，所述确定单元包括:第一确定模块，用于根据多个所述轴向位移的平均值确定所述目标轴向位移。
[0017]进一步地，多个所述轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器和第二轴向位移传感器，其中:所述获取单元包括:获取模块，用于获取所述第一轴向位移传感器检测到的第一轴向位移以及获取所述第二轴向位移传感器检测到的第二轴向位移;所述确定单元包括:第二确定模块，用于根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述目标轴向位移。
[0018]进一步地，所述第二确定模块包括:第一确定子模块，用于根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移的平均值确定所述目标轴向位移。
[0019]根据本发明实施例的另一方面，提供了一种轴向位移的检测系统，包括:多个轴向位移传感器，其中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个所述轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀设置;控制器，与多个所述轴向位移传感器分别连接，用于获取多个所述轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，并根据获取到的多个所述轴向位移确定目标轴向位移。
[0020]在本发明实施例中，采用获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，其中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个所述轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀设置;根据获取到的多个所述轴向位移确定目标轴向位移。通过根据安装在检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀设置的多个轴向传感器检测到的多个轴向位移共同确定出旋转部件的最终轴向位移，与现有技术中只根据一个轴向位移传感器检测到的一个轴向位移来确定旋转部件的最终轴向位移相比，能够较为准确的确定出旋转部件的轴向位移，从而达到了消除检测面倾斜对轴向控制的影响，提高了磁悬浮轴承系统的运行稳定性的目的，解决了现有技术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不准确的技术问题，实现了提高轴向位移检测准确性的效果。
【附图说明】
[0021]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1是现有技术中磁悬浮轴承系统组成结构的示意图；
[0023]图2是现有技术中转轴组件的轴向结构示意图；
[0024]图3是现有技术中的圆盘、转轴和轴向位移传感器之间的位置关系示意图；
[0025]图4a是现有技术中圆盘位于第一位置时，轴向位移传感器检测轴向位移的示意图；
[0026]图4b是现有技术中圆盘位于第二位置时，轴向位移传感器检测轴向位移的示意图；
[0027]图5是现有技术中的轴向位移传感