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磁懸浮平臺(tái)與三分力傳感器
文章出處：未知人氣：發(fā)表時(shí)間：2021-09-09 10:29:13
自2003年中國(guó)從德國(guó)購(gòu)入磁懸浮列車(chē)以來(lái)，到2015年中國(guó)進(jìn)行磁懸浮列車(chē)的自主研發(fā)，再到2019年，中國(guó)時(shí)速600公里高速磁浮試驗(yàn)樣車(chē)在青島下線，這標(biāo)志著中國(guó)在磁懸浮列車(chē)的路線上正在愈走愈遠(yuǎn)，這一切都離不開(kāi)我們的科研人員一次又一次的努力。
磁懸浮列車(chē)是一種靠磁懸浮力來(lái)推動(dòng)的列車(chē)，它通過(guò)電磁力實(shí)現(xiàn)列車(chē)與軌道之間的無(wú)接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車(chē)運(yùn)行。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，減少了摩擦力，行走時(shí)不同于其他列車(chē)需要接觸地面，只受來(lái)自空氣的阻力，高速磁懸浮列車(chē)的速度可達(dá)每小時(shí)400公里以上，中低速磁懸浮則多數(shù)在100-200公里/小時(shí)。
四川省某重點(diǎn)大學(xué)購(gòu)買(mǎi)了我司的三分力傳感器，用于進(jìn)行磁懸浮測(cè)試實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)整體可分為驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)與制動(dòng)裝置、主軸軸承裝置、軌道與防護(hù)裝置、支承裝置、高速轉(zhuǎn)輪、實(shí)驗(yàn)測(cè)試與控制系統(tǒng)。試驗(yàn)臺(tái)須滿足設(shè)計(jì)時(shí)速700km/h下高溫超導(dǎo)磁懸浮與永磁電動(dòng)磁懸浮兩種制式的高速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模擬實(shí)驗(yàn)，具體工作方式為軌道旋轉(zhuǎn)，懸浮體相對(duì)軌道動(dòng)態(tài)運(yùn)行；可開(kāi)展超導(dǎo)釘扎懸浮與永磁電動(dòng)懸浮的無(wú)激振、不同轉(zhuǎn)速工況條件下懸浮力、導(dǎo)向力、磁阻力的采集分析實(shí)驗(yàn)以及有激振、不同轉(zhuǎn)速工況條件下懸浮力、導(dǎo)向力、磁阻力、振動(dòng)加速度、振動(dòng)頻率、動(dòng)態(tài)懸浮間隙位移變化的采集分析實(shí)驗(yàn)。
渦流制動(dòng)器為兩套，分別布置于高速輪兩側(cè)的中心水平面上，以對(duì)消制動(dòng)磁鐵的懸浮力作用，具備制動(dòng)間隙可調(diào)功能，其中，制動(dòng)面為高速轉(zhuǎn)輪最外處圓柱面，制動(dòng)間隙調(diào)整范圍為5-120 mm。此外，試驗(yàn)臺(tái)還裝載了我司的高精度三軸力傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可支持開(kāi)展渦流制動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究；至此，磁懸浮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建完成。
我司的傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的X、Y、Z三個(gè)方向的力值，并將數(shù)據(jù)反饋至電腦。我們還具有配套使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其功能主要有三（不作輸出控制用）：1.實(shí)時(shí)值以及曲線顯示；2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；3.數(shù)據(jù)調(diào)取，包含曲線和數(shù)據(jù)表格的調(diào)??；
流程示意圖如下：
傳感器（原始mV信號(hào)）—放大器（標(biāo)準(zhǔn)模擬量）—數(shù)據(jù)采集卡（通過(guò)USB）—電腦界面軟件（基于NI LabView編程）。
三軸力傳感器結(jié)合耐創(chuàng)三通道放大器，后端采用FC-SC3200數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)诫娔X端軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集，顯示；
磁懸浮列車(chē)是一種靠磁懸浮力來(lái)推動(dòng)的列車(chē)，它通過(guò)電磁力實(shí)現(xiàn)列車(chē)與軌道之間的無(wú)接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車(chē)運(yùn)行。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，減少了摩擦力，行走時(shí)不同于其他列車(chē)需要接觸地面，只受來(lái)自空氣的阻力，高速磁懸浮列車(chē)的速度可達(dá)每小時(shí)400公里以上，中低速磁懸浮則多數(shù)在100-200公里/小時(shí)。
四川省某重點(diǎn)大學(xué)購(gòu)買(mǎi)了我司的三分力傳感器，用于進(jìn)行磁懸浮測(cè)試實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)整體可分為驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)與制動(dòng)裝置、主軸軸承裝置、軌道與防護(hù)裝置、支承裝置、高速轉(zhuǎn)輪、實(shí)驗(yàn)測(cè)試與控制系統(tǒng)。試驗(yàn)臺(tái)須滿足設(shè)計(jì)時(shí)速700km/h下高溫超導(dǎo)磁懸浮與永磁電動(dòng)磁懸浮兩種制式的高速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模擬實(shí)驗(yàn)，具體工作方式為軌道旋轉(zhuǎn)，懸浮體相對(duì)軌道動(dòng)態(tài)運(yùn)行；可開(kāi)展超導(dǎo)釘扎懸浮與永磁電動(dòng)懸浮的無(wú)激振、不同轉(zhuǎn)速工況條件下懸浮力、導(dǎo)向力、磁阻力的采集分析實(shí)驗(yàn)以及有激振、不同轉(zhuǎn)速工況條件下懸浮力、導(dǎo)向力、磁阻力、振動(dòng)加速度、振動(dòng)頻率、動(dòng)態(tài)懸浮間隙位移變化的采集分析實(shí)驗(yàn)。
渦流制動(dòng)器為兩套，分別布置于高速輪兩側(cè)的中心水平面上，以對(duì)消制動(dòng)磁鐵的懸浮力作用，具備制動(dòng)間隙可調(diào)功能，其中，制動(dòng)面為高速轉(zhuǎn)輪最外處圓柱面，制動(dòng)間隙調(diào)整范圍為5-120 mm。此外，試驗(yàn)臺(tái)還裝載了我司的高精度三軸力傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可支持開(kāi)展渦流制動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究；至此，磁懸浮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建完成。
我司的傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的X、Y、Z三個(gè)方向的力值，并將數(shù)據(jù)反饋至電腦。我們還具有配套使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其功能主要有三（不作輸出控制用）：1.實(shí)時(shí)值以及曲線顯示；2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；3.數(shù)據(jù)調(diào)取，包含曲線和數(shù)據(jù)表格的調(diào)??；
流程示意圖如下：
傳感器（原始mV信號(hào)）—放大器（標(biāo)準(zhǔn)模擬量）—數(shù)據(jù)采集卡（通過(guò)USB）—電腦界面軟件（基于NI LabView編程）。
三軸力傳感器結(jié)合耐創(chuàng)三通道放大器，后端采用FC-SC3200數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)诫娔X端軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集，顯示；
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