论文摘要：电涡流位移传感器量程扩展与噪声抑制方法研究

磁悬浮飞轮（MSFW）与磁悬浮控制力矩陀螺（MSCMG）采用磁悬浮支撑, 与传统机械轴承飞轮相比具有长寿命、微振动、高精度等特点，是新一代航天器理想的高精度姿控执行机构。磁悬浮轴承是MSFW和MSCMG的核心部件，具有无需润滑、高转速、低功耗、长寿命、高精度及对振动可实现主动控制等突出优点，有利于航天器姿控系统延长寿命和提高姿态控制精度，成为当前飞轮研究的重要方向之一。而位移传感器是磁悬浮轴承系统的关键部件，它用于检测电磁铁与转子间的气隙大小，其检测精度直接影响高速转子的稳定性与控制精度。电涡流位移传感器具有结构简单、体积较小、灵敏度高，抗干扰能力强、动态响应范围宽等一系列优点，在磁悬浮轴承系统中得到广泛应用。本文结合新技术实验卫星磁悬浮动量轮搭载项目和磁悬浮控制力矩陀螺国防预研项目，以磁轴承用电涡流位移传感器为研究对象，针对磁轴承控制系统对传感器的高可靠性、低温漂、低噪声、大量程、小体积等要求，对电涡流位移传感器开展研究，进行了理论分析和实验研究。本文的主要研究内容包括：（1）介绍了磁轴承控制系统的基本工作原理，分析了磁悬浮飞轮系统对电涡流位移传感器的特殊要求。介绍了电涡流传感器的工作原理，分析了探头线圈的几何参数对传感器性能的影响，并建立了探头线圈的工作模型。（2）针对电涡流位移传感器线性量程过小的问题，分析了限制传感器量程的原因，对探头参数进行了优化，针对传感器输出的非线性，设计了线性校正电路，在硬件校正的基础上再通过软件拟合的方法扩展了传感器的量程，并验证了方法的可行性。（3）对探头之间串扰产生的原因进行了理论分析，并提出了一种通过调节探头之间串扰频率使其无法通过后续滤波的方法抑制串扰，提高了转子的位移检测精度。（4）分析了传感器温度漂移产生的主要原因，并采用探头差动和探头多股导线并绕的方式抑制温漂，提高了传感器的温度稳定性。（5）针对空间环境对磁轴承用电涡流位移传感器高可靠性的要求，对传感器进行了工程化研究。针对磁轴承用电涡流检测系统设计了电涡流传感器静态、动态标定系统。改进后的传感器通过了高低温、振动冲击等空间环境实验。本文的研究工作提高了电涡流位移传感器的线性量程，扩展了传感器的应用范围；增强了传感器对噪声和温漂抑制能力，提高了传感器的稳定性和检测精度；同时对传感器进行了工程化研究，对MSFW和MSCMG的空间应用具有重要的意义。

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