[发明专利]位移传感器解调方法及系统

说明书

本发明公开了一种位移传感器解调方法及系统，其中，该方法包括以下步骤：通过多点同步采样采集预设数量采样值；将预设数量采样值进行加权处理，得到加权采样值；按照预设排列方式对加权采样值进行排序，获得排序后的加权采样值；剔除排序后的加权采样值中的异常数据，得到余值采样值；按照取平均方法对余值采样值进行计算，得到可靠位移数据。该方法通过多点同步采样，结合非线性滤波，剔除电磁轴承电流开关功放引入的脉冲电压干扰信号，增强传感器抗干扰能力，提升磁轴承性能。

技术领域

本发明涉及解调技术领域，特别涉及一种位移传感器解调方法及系统。

背景技术

电磁轴承系统是一种反馈控制系统，通过向电磁铁线圈中通入受控电流，获得受控电磁力，作用于铁磁性转子，实现铁磁转子非接触支承。电磁铁线圈由功率放大器驱动，功率放大器将输入的控制电压指令转换为对应控制电流。控制电压指令由电磁轴承控制器产生，控制器实时采集位移传感器给出的转子位移信号，按照特定控制算法产生输出信号。因此，电磁轴承的控制精度，与位移传感器测量精度密切相关。

开关功放功率损耗小，效率高，响应速度快，已经成为磁轴承功率放大器主流。另外，开关功放的控制也在向数字控制方向发展，在固定的采样周期处，功放控制核心单元采集当前电流指令信号及线圈电流信号，根据信号偏差生成新的PWM控制信号，驱动功率桥电路工作，调整线圈电流。

开关功放工作时，其功率管的高频开关会产生很强的开关电压噪声。兼顾开关损耗与响应速度的要求，磁轴承开关功率放大器的工作频率通常设定在10～100kHz范围，而作为磁轴承主流传感器类型的电感位移传感器，其正弦激励信号的频率也在这个范围内，则功放的高频开关，会在位移传感器测量结果中引入大的脉冲电压干扰，且这个干扰的主要成分会位于位移传感器的测量带宽范围内，从而影响磁轴承的悬浮精度。

如图1所示，探头材料为铁磁性材料，探头上缠绕线圈，单个方向的位移测量由一对探头完成，即上传感器探头与下传感器探头。上下传感器探头线圈在C点短接，高频正弦激励信号从上传感器探头A端输入，从C端进入下传感器探头，再从B端输出，作为载波信号。转子静止时，C端信号为幅值恒定的高频正弦波，忽略探头电阻影响，其幅度由上传感器探头电感(AC端电感测量值)在上下传感器探头总电感(AB端电感测量值)中的比例决定；当转子上下运动时，上下传感器探头电感随转子位移发生改变，则C端信号受到转子位移调制，其高频正弦波幅度会发生相应改变，即C端载波信号上会叠加低频运动信号，将这个被调制信号输送给后续专门电路进行解调，分离出低频运动信号，即可获得转子位移信息。

如图2所示，生成与激励正弦波信号同步的采样方波，令方波上升沿出现在正弦波峰顶处，在方波的上升沿处，对C点模拟信号进行采样，可以获得调制波波形，实现位移信号同步解调。

由于电磁轴承开关功放引入干扰，实际波形不是图2所示干净的正弦波，上边往往叠加干扰脉冲，如图3。因为开关功放开关过程持续时间很短，此干扰脉冲持续时间不长。干扰脉冲与正弦波的相对位置会随时间发生变化，且可能在任何相位出现。当其出现在正弦波的波峰处，即采样点处，采集到的电压峰值将混入干扰脉冲电压，则位移信号受到干扰。

鉴于此，为了提高位移传感器性能，需要发展新的解调方法，抑制功放开关噪声干扰。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种位移传感器解调方法，该方法增强了传感器抗干扰能力，提升磁轴承性能。

本发明的另一个目的在于提出一种位移传感器解调系统。

为达到上述目的，本发明一方面提出了位移传感器解调方法，包括以下步骤：通过多点同步采样方式采集预设数量采样值；采用非线性滤波对所述预设数量采样值进行数据处理，获得可靠位移数据。