转轴和对转轴进行轴向位移检测的方法与流程

本发明涉及机械设备技术领域，具体而言，涉及一种转轴和对转轴进行轴向位移检测的方法。

背景技术：

目前，在旋转设备(尤其是应用了磁悬浮轴承的设备)的轴向位移测试的过程中，轴向位移传感器的设置不仅要满足结构上简单可行，还需要保证位移检测的准确性。当前，大多数检测轴向位移的方式是在轴向上布置一个或者多个探头，在探头的前面设置一个轴向检测面，依靠轴向探头所检测到与轴向检测面的距离来确定转轴的轴向位移。

然而，这种方式主要存在以下问题：

1)如果轴向检测面因为加工或者是安装误差出现倾斜，那么轴在旋转过程中，其轴向位移在控制过程中就会发生变化，根据磁悬浮轴承系统的控制逻辑，轴向位移就会不断地调节，从而轴向就会产生窜动，影响轴向的控制，严重的甚至会直接导致系统的失稳，对系统的可靠性有着很大的影响；

2)对于大量程的轴向位移测试，需采用较大的感应探头，体积比较大。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种转轴，用于准确测量转轴的轴向位移，该转轴设置有斜坡，在正对所述斜坡的位置设置传感器。

在一个实施方式中，所述转轴上设置一个传感器，或者对称设置两个或两个以上的传感器。

在一个实施方式中，对称位置的传感器的类型是相同的。

在一个实施方式中，所述传感器包括以下至少之一：电磁感应传感器、激光传感器和磁致伸缩传感器。

在一个实施方式中，所述电磁感应传感器包括以下至少之一：电涡流位移传感器和电感传感器。

在一个实施方式中，所述斜坡的角度通过如下公式计算：

tana＝(x-t)/s

其中，s表示表示轴向移动距离，x表示传感器距离金属轴的最大感应距离，t表示传感器距离转轴的安全距离。

在一个实施方式中，所述斜坡的角度是可调整的。

本发明实施例还提供了一种对上述转轴进行轴向位移检测的方法，该方法包括：

获取传感器的输出；

根据预设的输出与轴向移动量之间的对应关系，确定出所述转轴的轴向位移。

在一个实施方式中，在根据预设的输出与轴向移动量之间的对应关系，确定出所述转轴的轴向位移之前，还包括：

通过校准设备测试出所述传感器输出与轴向移动量之间的对应关系；

将测试出的对应关系，作为所述预设的输出与轴向移动量之间的对应关系。

在一个实施方式中，在所述传感器的数量为2的情况下，获取传感器的输出包括：

获取第一传感器的输出和第二传感器的输出；

将所述第一传感器的输出减去所述第二传感器的输出作为获取的输出。

在上述实施例中，在转轴上设置一斜坡，并在正对斜坡的位置设置传感器，从而可以实现对转轴轴向位移的准确测量，因该方式取消了轴向检测面，从而避免了因为检测面加工以及安装精度差导致的轴向位移测试结果受影响的问题，有效地提高了轴向检测结果的精度。

同时，通过调整转轴斜坡的角度，可以实现小量程探头测试较大的轴向位移，例如：某一位移传感器沿传感器轴向的有效量程为x，其测试安全距离为t，因此，其有效量程为x-t，在本发明实施例中，s＝(x-t)/tana，只要设置斜坡角度小于45度，即可实现s≥x-t，从而可以实现小量程探头测试较大的轴向位移的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：

图1是根据本发明实施例的转轴的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的轴向位移检测方法的方法流程图；

图3是根据本发明实施例的轴向测试原理图；

图4是根据本发明实施例的斜坡角度计算示意图；

图5是根据本发明实施例的差动输出示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人考虑是否可以取消轴向检测面，从而规避检测面零件加工以及安装精度差对轴向测试结果的影响，发现可以在转轴上设置一个斜坡，然后在正对转轴斜坡的位置布置一个或者多个传感器，利用斜坡移动时，传感器对应转轴斜坡的等效感应面积与等效距离发生变化的原理，测试出轴向位移。

如图1所示为本例提供的转轴，设置有斜坡，在正对所述斜坡的位置设置传感器。

在实际实现的时候，可以在斜坡设置一个探头，也可以对称位置设置两个或者两个以上的传感器。在对称布置探头的时候，可以布置不同类型的探头。进一步的，为了消除温度漂移，可以在对称位置布置相同类型的探头的，具体采用哪种方式布置探头类型、探头的数量，本申请不作限定，可以根据实际情况和需要选择。

上述传感器可以包括但不限于以下至少之一：电磁感应传感器、激光传感器和磁致伸缩传感器。其中，电磁感应传感器可以包括但不限于以下至少之一：电涡流位移传感器和电感传感器。

然而值得注意的是，上述所列举的传感器的类型仅是一种示意性描述，还可以选择其它类型的传感器，具体选用的传感器的类型，本申请不作限定。

因为设置的是斜坡，因此可以根据所需要测量的量程的不同，设置不同的斜坡角度，以实现基于一个传感器对不同量程的测量。其中，斜坡的角度可以通过如下公式计算：

tana＝(x-t)/s

其中，s表示表示轴向移动距离，x表示传感器距离金属轴的最大感应距离，t表示传感器距离转轴的安全距离。

即，为了实现对不同量程的测量，可以设置斜坡的角度是可调整的。

基于上述的转轴，本例中还提供了一种对转轴进行轴向位移检测的方法，如图2所示，可以包括以下步骤：

步骤201：获取传感器的输出；

步骤202：根据预设的输出与轴向移动量之间的对应关系，确定出所述转轴的轴向位移。

上述的预设的对应关系可以是按照以下方式建立的：通过校准设备测试出所述传感器输出与轴向移动量之间的对应关系；将测试出的对应关系，作为所述预设的输出与轴向移动量之间的对应关系。

如果上述传感器的数量为对称设置的两个传感器，那么获取传感器的输出，可以是获取第一传感器的输出和第二传感器的输出；将第一传感器的输出减去第二传感器的输出作为获取的输出。

下面结合一具体实施例对上述转轴和对转轴的轴向位移进行测量的方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了实现转轴轴向位移的准确测量，同时解决现有的转轴轴向位移测试的一系列问题，在本例中提出了一种基于斜坡感应的转轴轴向位移测试方法，影响传感器输出的因素主要有：

1)传感器距离检测面的距离x；

2)传感器所能感应到的有效检测面积ρ。

传感器的输出可以表示为：

u＝f(x)+f(ρ)

在传感器的位置保持不变的情况下，传感器距离检测面的距离x或者有效检测面积ρ发生变化时，其传感器输出u都会随即发生变化。

在本例中，如图3所示，通过在转轴上设置一个斜坡，使探头正对该斜坡处，当转轴轴向移动y时，转轴上斜坡也会沿着轴向移动y，传感器的有效检测面积ρ及探头中心距离被测轴的有效距离x随即也会发生变化，输出u自然也会随即发生变化，通过校准设备测试出传感器输出u与转轴轴向移动量y之间的对应关系，可以完成轴向位移的测量；

如图4所示，如果轴向移动距离为s(即，上述的传感器距离检测面的距离)，检测面积不变时的传感器最大量程为x，传感器距离转轴安全距离t，则斜坡角度a可以通过如下公式计算：

tana＝(x-t)/s

通过调整斜坡角度，可以实现同一探头测试不同的轴向量程，如果将斜坡角度调小，那么可以实现小探头测试大量程的效果。

上述的传感器可以包括但不限于以下至少之一：电磁感应传感器(例如：电涡流位移传感器、电感传感器等)、激光传感器、磁致伸缩传感器等。

上例中是以一个传感器为例进行的说明，在实际实现的时候可以如图5所示，在斜坡对称位置布置两个或者多个传感器，形成差动输出的方式，传感器输出就表示为：

u＝ua-ub

通过差动输出的方式可以有效降低温度等恶劣环境对传感器输出的影响，以提高传感器的环境适应能力以及感应灵敏度。

在本发明实施例有效规避了检测面精度对轴向测试的影响，通过调整转轴斜坡角度，就可以实现同一探头测试不同的轴向位移的目的。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：在转轴上设置一斜坡，并在正对斜坡的位置设置传感器，从而可以实现对转轴轴向位移的准确测量，因该方式取消了轴向检测面，从而避免了因为检测面加工以及安装精度差导致的轴向位移测试结果受影响的问题，有效地提高了轴向检测结果的精度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。