文档介绍：磁悬浮轴承--电磁轴承 (2)
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一、磁悬浮轴承简介
二、电磁轴承工作原理及数学模型
三、电磁轴承的故障诊断
四、总结及展望
五、参考文献
第2页，共28页，202切关系。
磁力轴承控制系统数据通道包含:从传感器采集的转子位移数据，直到形成电磁铁线圈的反馈控制电流的整个过程中的数据采集、转换、控制与传输通道。只有数据通道正常工作，才能稳定地控制磁悬浮转子。数据通道故障诊断的主要内容就是对通道中的各个组成部分进行检测、测试与诊断。具体实现过程针对以基于工控机和所采用的PCI一1711工控卡为硬件基础的控制通道。
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PCI-1711数据采集模块
PCI一1711工控卡组成框图
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（1）. 控制系统中A/D转换器的故障诊断方法：输入标准模拟信号，检测转换后的数字信号，与理论上的数字信号进行比较。具体操作过程采用“三点检测法”，所谓“三点检测法”就是输入的模拟信号分别为最大值(sv)、中间值()和最小值(Ov)，检测相应的12位数字信号。
（2）.D/A转换部分的故障诊断方法是:用程序控制12位数字量从全“0”依次均匀增大到全“1”，用示波器观察所产生的模拟信号，应为均匀的锯齿波，从波形不仅可以看出模拟电压的最大值和最小值，而且还能看出锯齿波在一个周期内是否是理想直线。
（ 3）.对功率放大器的测试，可以直接输入标准电压信号检测输出相应的电流信号。
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主动磁悬浮轴承在工作时需要用位移传感器实时检测转子的位置。大多数主动磁悬浮轴承都采用涡流位移传感器。在主动磁悬浮轴承中, 涡流位移传感器的传感头与转子的间隙一般小于1 mm, 传感头在工作过程中要经受振动、高速气流等考验, 工作环境比较恶劣, 是整个传感器中最容易出现故障的环节。主动磁悬浮轴承系统常常采用差动式位移传感器以提高位移检测的性能。
从传感器的功能角度来看，其故障失效形式有两种，一种问完全失效；另一种为部分失效。
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以差动式位移传感器为例
根据差分电路的特点，假设Ks1=Ks2=Ks,则Vd=Ks(d1-d2)
图一
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此特征可以用来检测传感器的故障: 当两个传感器的特性相同时，只要Vd不为零, 就表明某个传感器有故障。而实际应用中，两个位移传感器的特性不可能完全一致，因此须设定一个允许的误差容限Vtol, 如果两个传感器的差值信号满足如下关系式
则可确定两个传感器没有故障。
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基于傅里叶变换的传感器的故障诊断
控制器的输出信号和传感器干扰信号及转子干扰力之间的关系为：
控制器的输出信号包含两部分，一部分和传感器故障有关，一部分和转子所受干扰力有关。令
当传感器1失效时有
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当传感器2失效时
综上结论得：
其中n=1,2分别对应传感器1故障和传感器2故障。
因此可以通过Ucs和Vd的相位关系就可以确定发生故障的传感器。通过比例系数的正负来判断哪个传感器发生故障。
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（1）.当转子处于磁悬浮状态但不旋转时
采用振动与测试系统进行振动测试，并采用自身的加速度传感器测试转子处于悬浮状态但不旋转时的振动规律。根据转子的三个独立方向的振动频率和幅值并不相同，但没有明显差异这个结论，当测试结果得出的振动特性与上述结论不同时，即为转子出现故障。
磁悬浮转子实物图
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（2）.当转子旋转时的故障诊断
转子高速旋转时比不旋转时更剧烈的振动，不近转子会振动，定子也会振动。在正常情况下，定子和转子的振动特性 都是相对稳定的，如果定子的振动频率和幅值大声明显的变化，可作为故障诊断的依据。通过利用阶次分析，测试不同转速下定子和转子的振动频率和幅值，得出频率、幅值和阶次的关系，得出振动的固有频率，区分振动产生的根源，进行故障定位。
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三、总结与展望
磁悬浮轴承的