基于散斑照相法的電機(jī)轉(zhuǎn)子的空間位移的測量.pdf

1、磁懸浮軸承技術(shù)隨著這些年的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)逐步完善，并且逐步在各個領(lǐng)域內(nèi)都得到了應(yīng)用。磁懸浮軸承的這些特點(diǎn)，使它與傳統(tǒng)的滑動軸承、滾珠軸承和油膜軸承相比其性能在諸多的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)有著較大的優(yōu)勢。
　　無源被動磁力軸承通常來都是使用永磁鐵制作的，其缺點(diǎn)是沒有辦法在全部的運(yùn)動方向上保持穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。并且源被動磁力軸承的懸浮阻尼很較低更加劇了這一缺點(diǎn)的影響。無源磁力軸承將采用超導(dǎo)技術(shù)，將極大的克服上述缺點(diǎn)，但是此項(xiàng)目目前尚處于實(shí)驗(yàn)階段。并且實(shí)現(xiàn)

2、非常困難短時間內(nèi)不會應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場，即使最終實(shí)現(xiàn)其成本將會十分高昂難以廣泛使用。因此，在目前的工業(yè)中有源主動電磁軸承AMB應(yīng)用的十分廣泛。目前市場上的有源主動電磁軸承絕大部分都裝載有轉(zhuǎn)子空間位置測量傳感器。這些傳感器將測出轉(zhuǎn)子真實(shí)空間坐標(biāo)，通過與轉(zhuǎn)子的設(shè)定的空間坐標(biāo)相比較得到距離偏差并將此位移偏差輸送到控制器中。控制器將根據(jù)此信號按照編寫好的程序輸出控制信號調(diào)節(jié)電磁鐵的勵磁電流改變電磁鐵對轉(zhuǎn)子的吸力從而使轉(zhuǎn)子在空間上發(fā)生位移，使轉(zhuǎn)子預(yù)設(shè)

3、的位置精度內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。電磁軸承的轉(zhuǎn)子空間位置的是可以控制的，這是其最大的特點(diǎn)。想要控制其前提就是必須測量出轉(zhuǎn)子相對于預(yù)設(shè)值具體的空間位移量。轉(zhuǎn)子的空間位移可分為徑向位移軸以及軸向位移，所以對其的精確測量是整個控制系統(tǒng)之關(guān)鍵所在，對轉(zhuǎn)子的徑向位移軸以及向位移的檢測也是本文討論的重點(diǎn)。
　　本文首次提出用散斑照原理對轉(zhuǎn)子的軸向位移和徑向位移進(jìn)行測量。在恒定白光下顯微攝像頭采集的旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子圖片進(jìn)行傅立葉變換。對初始圖像和形變后圖像都做

4、傅立葉變換提取兩幅圖像的相位并進(jìn)行頻域干涉。通過識別干涉條紋的數(shù)量計算出轉(zhuǎn)軸具體的位移量，以確定磁懸浮軸承在軸向以及徑向是否發(fā)生位移以及位移的數(shù)值大小。本文方法精度遠(yuǎn)高現(xiàn)有傳感器測量的精度，非接觸測量不損傷轉(zhuǎn)軸，可以同時測量轉(zhuǎn)軸徑向和軸向位移。只用一個攝像頭結(jié)構(gòu)簡單有很好的實(shí)用性。
　　在測量微位移的測量中數(shù)字散斑照相頻域分析法是的一種非常有效的也非常方便的方法。此算法利用所拍攝的物體的灰度分布通過傅立葉變換轉(zhuǎn)化成頻域信號，再通過

5、頻域信號的相互干涉得到所需結(jié)果，因此樂意應(yīng)用于工程現(xiàn)場的大型結(jié)構(gòu)的測試，也可以通過電子顯微鏡得分析微小位移。本文在克服了高速旋轉(zhuǎn)物體使用數(shù)字散斑照相法幾處難點(diǎn)后，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)成功地得到出轉(zhuǎn)軸的徑向和軸向微位移的干涉條紋。由于散斑干涉圖的干涉條紋中深色的條紋是由深色的點(diǎn)聚集而成的，淺色的條紋是由淺色的點(diǎn)聚集而成的。所以從頻域的角度來看深色的條紋處頻率較高而淺色的條紋處頻率較低。但由于散斑干涉條紋自身的頻域特點(diǎn)沒法簡單的用高通濾波或低通濾波獲