CN115615305B - 一种传感器检测电路及磁悬浮轴承系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器检测电路及磁悬浮轴承系统，传感器检测电路包括：变压器、第一传感器、第二传感器、激磁回路和放大电路；变压器包括绕组和磁芯本体；磁芯本体包括中柱和两个关于中柱对称的第一边柱和第二边柱；绕组包括缠绕第一边柱的第一绕组和第三绕组，缠绕第二边柱的第二绕组和第四绕组，以及缠绕中柱的第五绕组；第一传感器连接第一绕组；第二传感器连接第二绕组；激磁回路连接第三绕组和第四绕组；放大电路的输入端连接第五绕组；或者，激磁回路连接第五绕组；放大电路的输入端连接第三绕组和第四绕组。本发明提供的技术方案，以实现电路器件简单的传感器检测电路。

Description

一种传感器检测电路及磁悬浮轴承系统

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，尤其涉及一种传感器检测电路及磁悬浮轴承系统。

背景技术

对于磁悬浮轴承系统，如要实现系统的稳定运行，需要使用传感器对转子的位置进行实时检测，防止转子发生偏移或弯折导致运行故障。传感器能够正常稳定工作是保证磁悬浮系统稳定工作的前提。若传感器在使用过程中发生故障，则其输出的数据异常，极易导致转子起浮失败，或者造成碰轴等问题，严重时可能损坏压缩机。

现常设置电桥传感器检测电路对各种参数进行检测，例如，对转子位置进行检测，但是电桥传感器检测电路使用了多个变压器，器件较多，出现故障的几率较大，降低了电桥传感器检测电路的可靠性。此外，电桥传感器检测电路的器件多，设备的可靠性较低且设计复杂。

发明内容

本发明实施例提供了一种传感器检测电路及磁悬浮轴承系统，以实现电路器件简单且可靠的传感器检测电路。

第一方面，本发明实施例提供了一种传感器检测电路，包括：变压器、第一传感器、第二传感器、激磁回路和放大电路；

所述变压器包括绕组和磁芯本体；所述磁芯本体包括中柱和两个关于所述中柱对称的第一边柱和第二边柱；所述第一边柱的首端、所述第二边柱的首端和所述中柱的首端连通；所述第一边柱的尾端、所述第二边柱的尾端和所述中柱的尾端连通；所述绕组包括缠绕所述第一边柱的第一绕组和第三绕组，缠绕所述第二边柱的第二绕组和第四绕组，以及缠绕所述中柱的第五绕组；所述第一传感器连接所述第一绕组；所述第二传感器连接所述第二绕组；

所述激磁回路连接所述第三绕组和所述第四绕组；所述放大电路的输入端连接所述第五绕组；或者，

所述激磁回路连接所述第五绕组；所述放大电路的输入端连接所述第三绕组和所述第四绕组。

第二方面，本发明实施例还提供了一种磁悬浮轴承系统，包括本发明任意实施例提供的传感器检测电路。

本发明中，传感器检测电路仅包括一个变压器，变压器的磁芯本体形成中柱和中柱两侧的第一边柱和第二边柱，且中柱、第一边柱和第二边柱的首端和尾端均连通，第一传感器与缠绕第一边柱的第一绕组连通，第二传感器连接缠绕第二边柱的第二绕组。此外，激磁回路连接缠绕边柱的绕组，放大电路连接缠绕中柱的绕组，或者，激磁回路连接缠绕中柱的绕组，放大电路连接缠绕边柱的绕组。本实施例通过磁路集成的方式，用一个变压器同时解决电路隔离、信号作差以及电路参数调整等问题，在减少变压器数量的同时，保证安全要求和谐振需要。

附图说明

图1为现有技术中的传感器检测电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种传感器检测电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种传感器检测电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种传感器检测电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种磁芯本体的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种磁悬浮轴承系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为现有技术中的传感器检测电路的结构示意图，现有电桥传感器检测电路中，为了隔离以及电路谐振，通常需要两到三个变压器（例如，变压器TX9、TX12和TX13），一到两个谐振电路。传感器L12、电阻R10、传感器L11和电阻R9组成电桥。电容C10、传感器L12和传感器L11构成谐振电路。调整其中电阻R10或R9的阻值可实现电桥的平衡。谐振特性由电感值和电容值决定，可通过调整电感值、电容值以及变压器的匝数比进行谐振特性的调整。但是现有技术中电桥传感器检测电路包括多个变压器，电路器件多，设计复杂。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种传感器检测电路，包括：

变压器、第一传感器、第二传感器、激磁回路和放大电路；

变压器包括绕组和磁芯本体；磁芯本体包括中柱和两个关于中柱对称的第一边柱和第二边柱；第一边柱的首端、第二边柱的首端和中柱的首端连通；第一边柱的尾端、第二边柱的尾端和中柱的尾端连通；绕组包括缠绕第一边柱的第一绕组和第三绕组，缠绕第二边柱的第二绕组和第四绕组，以及缠绕中柱的第五绕组；第一传感器连接第一绕组；第二传感器连接第二绕组；

激磁回路连接第三绕组和第四绕组；放大电路的输入端连接第五绕组；或者，

激磁回路连接第五绕组；放大电路的输入端连接第三绕组和第四绕组。

本实施例中，传感器串联或者并联后与电容组成谐振电路。具体的，当激磁回路的输入端或输出端连接第三绕组和第四绕组时，第一传感器、第二传感器和激磁回路的电容可以形成串联谐振；当激磁回路的输入端或输出端连接第五绕组时，第一传感器、第二传感器和激磁回路的电容可以形成并联谐振。则本实施例只使用一个变压器，实现信号隔离，并通过磁路做差，然后得到电流或电压信号，再通过放大电路处理电流或电压信号，最终得到传感器输出。

本发明实施例中，传感器检测电路仅包括一个变压器，变压器的磁芯本体形成中柱和中柱两侧的第一边柱和第二边柱，且中柱、第一边柱和第二边柱的首端和尾端均连通，第一传感器与缠绕第一边柱的第一绕组连通，第二传感器连接缠绕第二边柱的第二绕组。此外，激磁回路连接缠绕边柱的绕组，放大电路连接缠绕中柱的绕组，或者，激磁回路连接缠绕中柱的绕组，放大电路连接缠绕边柱的绕组。本实施例通过磁路集成的方式，用一个变压器同时解决电路隔离、信号作差以及电路参数调整等问题，在减少变压器数量的同时，保证安全要求和谐振需要。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例提供的一种传感器检测电路的结构示意图，图5为本发明实施例提供的一种磁芯本体的结构示意图。传感器检测电路仅包含一个变压器，变压器包括磁芯本体和围绕磁芯本体的绕组（W1～W5）。构成磁芯本体的磁芯体的个数可以为一个或多个，示例性的，如图5所示，磁芯本体仅包括一个磁芯体11a，磁芯体11a形成中柱111,以及关于中柱111对称设置的第一边柱112和第二边柱113，并且中柱111、第一边柱112和第二边柱113三者的首端连通、尾端连通形成密封回路。此外，如图6所示，图6为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图，磁芯本体还可以包括多个磁芯体（11b～11d），多个磁芯体连通拼接形成上述中柱111、第一边柱112和第二边柱113，本实施例中，第一边柱112和第二边柱113的径向尺寸可以相同，参考图6，垂直于第一边柱112和第二边柱113的延伸方向x为径向方向，如图6中线段a-a’和线段b-b’的方向，本实施例中，第一边柱112沿线段a-a’方向的截面面积与第二边柱113沿线段b-b’方向的截面面积相同，或者，若第一边柱112和第二边柱113沿径向方向的截面形状相同，则其径向截面的对应边长相同。本实施例对组成磁芯本体的磁芯体的设置个数不进行限定，只要形成图2所示的中柱111、第一边柱112和第二边柱113即可。

继续参考图2，变压器的绕组可以包括：第一绕组W1、第二绕组W2、第三绕组W3、第四绕组W4和第五绕组W5。其中，第一绕组W1和第三绕组W3缠绕在第一边柱112上，第二绕组W2和第四绕组W4缠绕在第二边柱113上，第五绕组W5缠绕在中柱111上。

传感器检测电路还包括第一传感器L1和第二传感器L2、激磁回路12和放大电路13。第一传感器L1与第一绕组W1并联，第二传感器L2与第二绕组W2并联。

激磁回路12与第三绕组W3和第四绕组W4串联连接，放大电路13与第五绕组W5连接，从而将通过第五绕组W5获取的磁路差值对应的感应电压信号进行放大并输出，放大电路13输出端作为传感器检测电路的输出端，也即，放大电路13的输出信号作为传感器的输出信号。

在另一示例性的实施例中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的另一种传感器检测电路的结构示意图，激磁回路12与第五绕组W5连接，放大电路13的输入端连接第三绕组W3和第四绕组W4，将电流差值通过放大器进行放大，并转换为电压信号。上述图2示出的传感器检测电路为电压激励的过程，而图3所示的传感器检测电路为电流激励的过程，但是上述两种传感器检测电路均仅通过一个变压器，实现信号隔离，传感器的隔离增强了电路抗共模干扰的能力。变压器还能实现信号作差，减少了变压器的设置数量，并能够通过变压器的匝数比对谐振特性进行调整，例如，可以调整谐振电路的Q值。在保证传感器检测电路的安全可靠要求的前提下，电路器件减少，且设计简单，有效降低传感器检测电路的体积和制作成本。

在另一示例性的实施例中，如图4所示，图4为本发明实施例提供的又一种传感器检测电路的结构示意图，激磁回路12与第五绕组W5连接，放大电路13的输入端连接第四绕组W4和第三绕组W3，将第四绕组W4和第三绕组W3耦合的电压差值进行放大并输出。同样，本实施例传感器检测电路仅通过一个变压器，实现信号隔离，传感器的隔离增强了电路抗共模干扰的能力。变压器还能实现信号作差，减少了变压器的设置数量，并能够通过变压器的匝数比对谐振特性进行调整，例如，可以调整谐振电路的Q值。在保证传感器检测电路的安全可靠要求的前提下，电路器件减少，且设计简单，有效降低传感器检测电路的体积和制作成本。在上述实施例的基础上，如图6所示，磁芯本体包括第一磁芯体11b、与平行于第一磁芯体11b轴线方向X的两侧端面连接的第二磁芯体11c和第三磁芯体11d；第一磁芯体11b为“工”型，第二磁芯体11c与第三磁芯体11d均为“凹”型。当磁芯本体包括图6所示的3部分时，第一磁芯体11b主要用于形成中柱111，第二磁芯体11c主要用于形成第一边柱112，第三磁芯体11d主要用于形成第二边柱113。上述第一磁芯体11b 为“工”型，以及第二磁芯体11c和第三磁芯体11d为“凹”型均可便于实现三个磁芯体的连通，形成完整的磁芯本体，从而仅形成一个变压器，电路器件减少，有效降低传感器检测电路的体积和成本。此外，本实施例中，当第一磁芯体11b为“工”型时，第二磁芯体11c与第三磁芯体11d还可以为“I”型；或者，第一磁芯体11b 为“I”型，第二磁芯体11c与第三磁芯体11d可均为“凹”型。本实施例对三个磁芯体的具体形状不进行限定，只要最终形成连通的中柱111、第一边柱112和第二边柱113即可。

可选的，继续参考图6，第二磁芯体11c与第三磁芯体11d沿垂直于第一磁芯体11b轴线方向X的长度相等，便于整个磁芯本体形成更加规则的形状，最终形成制程简单的变压器，进一步降低传感器检测电路的设计和制作成本。

图7为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图，图8为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图，如图7和图8所示，可选的，磁芯本体可包括相对设置的第一磁芯体11e和第二磁芯体11f；第一磁芯体11e为E型，第二磁芯体11f为E型或I型。本实施例中，磁芯体可包括第一磁芯体11e和第二磁芯体11f，两个磁芯体相互拼接形成上述中柱111、第一边柱112和第二边柱113，其中，两个磁芯体中的一者为E型，另一者为I型或E型。如图7所示，第一磁芯体11e可以为E型，第二磁芯体11f可以为E型，两个磁芯体沿图6中箭头方向拼合。或者，如图8所示，第一磁芯体11e可以为E型，第二磁芯体11f可以为I型，两个磁芯体沿图8中箭头方向拼合，两个磁芯体之间无隙连接。

可选的，第一磁芯体11e与第二磁芯体11f通过机加工或注塑一体成型，通过相同的成型模具或设定加工程序形成上述第一磁芯体11e与第二磁芯体11f，制作方式简单，进一步降低传感器检测电路的制作成本。可选的，第一磁芯体11e与第二磁芯体11f可通过焊接的方式拼接成型。

此外，除了上述E型磁芯体和I型的磁芯体，本实施例中磁芯体还可以为其他形状。图9为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图，图10为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图，图11为本发明实施例提供的另一种磁芯本体的结构示意图,图9至图11中，第一磁芯体11e和第二磁芯体11f组合后形成中柱111、第一边柱112和第二边柱113即可，但是中柱111、第一边柱112和第二边柱113的形状可以为规则形状或不规则形状，本实施例对第一磁芯体11e和第二磁芯体11f的具体结构和形状不进行特殊限定。

继续参考图2和图3，可选的，为了便于传感器检测电路的平衡调节，第一绕组W1和第三绕组W3可为同向绕组；第二绕组W2和第四绕组W4可为同向绕组。第一绕组与第二绕组的匝数相等；所述第三绕组与第四绕组的匝数相等。

以下分别对图2、图3和图4示出的传感器检测电路进行具体阐述。首先，参考图2，可选的，对于激磁回路12的输出端或输入端连接第三绕组W3和第四绕组W4；放大电路13的输入端连接第五绕组W5的情况，激磁回路12包括：激励电源Uin和第一隔直电容C1；激励电源Uin、第一隔直电容C1、第四绕组W4、第三绕组W3依次串联形成回路；激励电源Uin与第三绕组W3连接的一端连接地端。

激磁回路12包括激励电源Uin和第一隔直电容C1，并且激励电源Uin、第一隔直电容C1、第四绕组W4、第三绕组W3依次串联，第三绕组W3与激励电源Uin连接，且第三绕组W3与激励电源Uin之间的共节点连接地端。并且由上述可知，第一传感器L1与第一绕组W1并联，第二传感器L2与第二绕组W2并联。并且因为第一绕组W1和第三绕组W3可为同向绕组；第二绕组W2和第四绕组W4可为同向绕组，第一传感器L1、第二传感器L2与第一隔直电容C1之间为串联关系。其中，第一隔直电容C1一方面能够隔离直流量，降低对激励源的要求；另一方面，第一隔直电容C1与第一传感器L1和第二传感器L2形成串联谐振电路， 因为谐振电路在谐振时传感器检测电路输出的幅值会增大，所以灵敏度会增大，在其他条件相同的情况下提高灵敏度可以提高检测电路的最小分辨率和精度。

继续参考图2，可选的，传感器检测电路还可以包括：第一电阻R1和第二电阻R2；第三绕组W3与第一电阻R1并联；第四绕组W4与第二电阻R2并联。

第一传感器L1与第一绕组W1并联，第二传感器L2与第二绕组W2并联，第三绕组W3与第一电阻R1并联，第四绕组W4与第二电阻R2并联，则第一边柱112上的第一传感器L1与第一电阻R1并联之后，与第一隔直电容C1串联。同理，第二边柱113上的第二传感器L2与第二电阻R2并联后，与第一隔直电容C1串联。第一电阻R1和第二电阻R2用于调整磁通平衡。需要注意的是，当第一传感器L1和第二传感器L2磁通不平衡时，此时对应的场景为传感器检测电路测得转子产生了位移量，而当第一传感器L1和第二传感器L2磁通平衡时，传感器检测电路输出为零，也即，未测得转子产生位移。具体的，当磁通平衡时第一边柱112和第二边柱113的磁通量相等，磁通量差为零，放大电路13输出端输出为零；当第一传感器L1和第二传感器L2不平衡时，两个边柱磁通量不等，磁通量差经过中柱111，使其产生磁通量，中柱111上的磁通量自放大电路13输出端输出，并且根据中柱磁通的方向，产生相位相反的输出。可选的，放大电路13的正向输入端连接第五绕组W5的首端；放大电路13的负向输入端连接第五绕组W5的尾端；放大电路13的输出端作为传感器检测电路的输出端。放大电路13通过正相或者反相放大电路进行放大。可选的，第一绕组W1和第二绕组W2的匝数为N1；第三绕组W3和第四绕组W4的匝数为N2；第五绕组W5的匝数为N3；其中，N3＞N1；N3＞N2。本实施例中，中柱111上缠绕的第五绕组W5的匝数大于第三绕组W3或第四绕组W4的匝数N2，并且第五绕组W5的匝数大于第一绕组W1或第二绕组W2的匝数N1，则本实施例中，激磁回路12连接的绕组在两个边柱上的匝数，以及传感器连接的绕组在两个边柱上的匝数，小于中柱上放大电路13连接的绕组的匝数，使得变压器自身放大信号，而不依赖于放大电路13进行传感器输出信号的放大。相对于通过放大电路13放大信号，本实施例通过变压器放大信号，可以降低信号的信噪比，并且仅通过中柱上缠绕的绕组输出的信号为差分信号，降低了共模干扰对信号的干扰，示例性的，第一绕组W1、第二绕组W2、第三绕组W3和第四绕组W4的匝数可以均为N，第五绕组W5的匝数可以为2N，也即，中柱跟边柱的绕组的匝比为2：1，从而起到放大信号的作用，此外，为了放大信号，中柱跟边柱的绕组的匝数比可以为其他大于1的值，本实施例对其具体匝数比不进行特殊限定。本实施例可以为了调整谐振特性，例如，调节Q值和调整电容值，使用不同的匝比。

谐振特性由电感和电容决定，对于电感值，例如，通过1：m的变压器则电感值为原来的m2倍的电感值，而工作频率是不变的，调节第一隔直电容C1变化，之后调节第一电阻R1和第二电阻R2变化，则Q值会变。谐振特性主要指Q值，因为Q值可以提高灵敏度，或者，当传感器导致Q值很高时，可以降低Q值以降低灵敏度，避免高灵敏度带来的其他问题。

可选的，所有的绕组的励磁电感值大于5～6倍的第一传感器或第二传感器的电感值，由于传感器与变压器绕组的励磁电感是并联关系，传感器的灵敏度受励磁电感值的影响，励磁电感值相对传感器的电感值越大，对传感器的灵敏度的影响越小。继续参考图2，可选的，放大电路13包括：放大器A1；放大器A1为仪表放大器或普通放大器。如图2所示，因为放大器A1通过中柱输出差分信号，并通过中柱与第一边柱、第二边柱之间匝数比实现变压器的放大信号的功能，则不需要再次经过放大器A1进行信号放大，也即，本实施例对放大器A1的需求大大降低，从而增大放大电路设计的灵活性，放大电路13中放大器A1的选取可以为仪表放大器或普通放大器，可选的，本实施例可选择普通放大器，从而节省放大电路的设置成本。

综上，对于激磁回路12连接第三绕组W3和第四绕组W4，放大电路13的输入端连接第五绕组W5的情况，第一传感器L1、第二传感器L2与第一隔直电容C1串联谐振，第一电阻R1、第二电阻R2用于调整平衡。因为传感器不平衡，第五绕组W5输出的电压不同，此为电压激励过程，放大器输出正向或反向电压信号。该电路的放大器A1的选取可以为仪表放大器也可以为普通放大器，本实施例可根据成本需求和精度需求任意进行选择。

对于图3示出的传感器检测电路，可选的，激磁回路12连接第五绕组W5；放大电路13的输入端连接第三绕组W3和第四绕组W4；激磁回路12包括：激励电源Uin和第二隔直电容C2；激励电源Uin、第二隔直电容C2和第五绕组W5依次串联形成回路；激励电源Uin与第五绕组W5连接的一端连接地端。

对于激磁回路12连接第五绕组W5；放大电路13的输入端连接第三绕组W3和第四绕组W4的情况，激磁回路12包括激励电源Uin和第二隔直电容C2，激励电源Uin、第二隔直电容C2和第五绕组W5依次串联，激励电源Uin与第五绕组W5连接，且激励电源Uin与第五绕组W5的共节点连接地端。第二隔直电容C2用于隔离直流量，降低对激励电源的要求。此外，第一传感器L1与第一绕组W1并联，第二传感器L2与第二绕组W2并联，则第二隔直电容C2、第一传感器L1和第二传感器L2构成并联谐振电路，因为谐振电路在谐振时传感器检测电路输出的幅值会增大，所以灵敏度会增大，在其他条件相同的情况下提高灵敏度可以提高检测电路的最小分辨率和精度。

继续参考图3，可选的，放大电路13的负向输入端与第三绕组W3的首端连接；第三绕组W3的尾端分别与地端和第四绕组W4的首端连接；第四绕组W4的尾端与负向输入端连接；放大电路13的正向输入端连接地端；放大电路13的负向输入端通过第三电阻R3连接放大电路13的输出端；放大电路13的输出端作为传感器检测电路的输出端。

本实施例中，中柱上的第五绕组W5接入激磁回路12时，第二隔直电容C2、第一传感器L1和第二传感器L2构成并联谐振电路, 当第一传感器L1和第二传感器L2平衡时，第一边柱112和第二边柱113的磁动势一样，第三绕组W3和第四绕组W4会得到相同的电流，放大电路13输出端输出为零。当第一传感器L1和第二传感器L2不平衡时，第一边柱112和第二边柱113的磁动势不一样，第三绕组W3和第四绕组W4会得到不同的电流，这两个电流作差，通过第三电阻R3形成电压值。也即，本实施例为电流激励的方式实现传感器检测。继续参考图3，可选的，传感器检测电路还可以包括：第四电阻R4和第五电阻R5；放大电路13的负向输入端通过第四电阻R4与第三绕组W3的首端连接；放大电路13的负向输入端通过第五电阻R5与第四绕组W4的尾端连接。第四电阻R4用于连接放大电路13的负向输入端和第三绕组W3，第五电阻R5用于连接放大电路13的负向输入端和第四绕组W4。第四电阻R4和第五电阻R5用于调整平衡。当第一传感器L1与第二传感器L2不平衡时，输出绕组W3、W4的电压不同，在R4和R5上的电流不同，电流差值通过放大电路13实现放大，并转换为电压信号。具体的，放大电路13中电流从负向输入端分别经过第四电阻R4与第五电阻R5，若第四电阻R4与第五电阻R5中通过的电流相等，则电流差为零，放大电路13输出端没有电压输出；若第四电阻R4与第五电阻R5中通过的电流不相等，则会产生电流差，电流差经过第三电阻R3形成电压值并经过放大电路13输出端输出。继续参考图3，一种优选的实施例中，激磁回路12连接的绕组在中柱上的匝数，小于放大电路13连接的绕组在两个边柱上的匝数，以及传感器连接的绕组在两个边柱上的匝数，使得变压器自身放大信号，而不依赖于放大电路13进行传感器输出信号的放大。对于通过放大电路13放大信号，本实施例中通过变压器放大信号，可以降低信号的信噪比，并且仅通过边柱上缠绕的绕组输出的信号为差分信号，降低了共模干扰对信号的干扰。

综上，对于激磁回路12连接第五绕组W5；放大电路13的输入端连接第三绕组W3和第四绕组W4的情况，同样可以采用本实施例提供的任意形状的磁芯体，例如，EE磁芯体，且不留气隙。激磁回路12加载在中柱的第五绕组W5，传感器和放大电路13加载于第一边柱112和第二边柱113的绕组上。第一绕组W1、第二绕组W2、第三绕组W3、第四绕组W4和第五绕组W5的匝数均可以为N，也可以为了调整谐振Q值和调整电容值，使用不同的匝比，本实施例对此不进行限定，此外，所有的绕组的励磁电感值大于5～6倍的第一传感器或第二传感器的电感值。则第一传感器L1、第二传感器L2、第二隔直电容C2并联谐振。第四电阻R4和第五电阻R5用于调整磁通平衡。第三电阻R3用于设置增益。因为传感器不平衡，输出绕组的电压不同，在第四电阻R4和第五电阻R5上的电流不同，上述电流的差值通过放大器实现放大，并转换为电压信号。该电路的优点在于不用使用高频的仪表放大器，普通的放大器就可以满足要求，进一步节省传感器检测电路的成本。

对于图4示出的传感器检测电路，参考图4，可选的，放大电路13的负向输入端与第四绕组W4的尾端连接；第四绕组W4的首端与第三绕组W3的首端连接；第三绕组W3的尾端与放大电路13的正向输入端连接；放大电路13的输出端作为传感器检测电路的输出端。中柱上的第五绕组W5接入激磁回路12时，第二隔直电容C2、第一传感器L1和第二传感器L2构成并联谐振电路, 第一传感器L1和第二传感器L2平衡时，第一边柱112和第二边柱113的磁动势一样，第三绕组W3和第四绕组W4会得到相同的电压，放大电路13输出端输出为零。第一传感器L1和第二传感器L2不平衡时，第一边柱112和第二边柱113的磁动势不一样，第三绕组W3和第四绕组W4会得到不同的电压，输入放大电路13的正向输入端和负向输入端的电压不同，这两个电压作差，即可实现传感器位移的检测。

继续参考图4，可选的，传感器检测电路还可以包括：第六电阻R6和第七电阻R7；第六电阻R6与第三绕组W3并联连接；第七电阻R7与第四绕组W4并联连接。第六电阻R6和第七电阻R7用于调整平衡。具体的，第六电阻R6与第七电阻R7两端的电压相等，则电压差为零，放大电路13输出端输出为零；若第六电阻R6与第七电阻R7两端的电压不相等，则会产生电压差，电压差经过放大电路13放大并经输出端输出。上述各实施例中，激励回路连接的绕组的匝数小于放大电路连接的绕组的匝数。参见图2，激磁回路12与第三绕组W3和第四绕组W4串联连接，放大电路13与第五绕组W5连接，放大器A1通过中柱输出差分信号，此时，设置激励回路连接的绕组的匝数小于放大电路连接的绕组的匝数，即设置第一边柱、第二边柱上绕组的匝数小于中柱上绕组的匝数，可实现变压器的放大信号的功能，则不需要再次经过放大器A1进行信号放大，也即，本实施例对放大器A1的需求大大降低，从而增大放大电路设计的灵活性，放大电路13中放大器A1的选取可以为仪表放大器或普通放大器，可选的，本实施例可选择普通放大器，从而节省放大电路的设置成本。在其他实施例中，参见图3和图4，激磁回路12与第五绕组W5连接，放大电路13与第三绕组W3和第四绕组W4连接，放大器A1通过两个边柱输出差分信号，此时，设置激励回路连接的绕组的匝数小于放大电路连接的绕组的匝数，即设置中柱上绕组的匝数小于第一边柱、第二边柱上绕组的匝数，也可实现变压器的放大信号的功能，则不需要再次经过放大器A1进行信号放大，也即，本实施例对放大器A1的需求大大降低，从而增大放大电路设计的灵活性，放大电路13中放大器A1的选取可以为仪表放大器或普通放大器，可选的，本实施例可选择普通放大器，从而节省放大电路的设置成本。

在其他实施例中，激励回路连接的绕组的匝数也可以大于放大电路连接的绕组的匝数。此时，可以实现衰减输出信号，避免放大器饱和。

本发明实施例还提供一种磁悬浮轴承系统。图12为本发明实施例提供的一种磁悬浮轴承系统的结构示意图，如图12所示，本发明实施例提供的磁悬浮轴承系统包括本发明任意实施例所述的传感器检测电路1。传感器检测电路1用于对磁悬浮轴承系统的转子的位置进行实时检测，防止转子发生偏移或弯折导致运行故障。本实施例中磁悬浮轴承系统包括本发明任意实施例提供的传感器检测电路技术特征，具备其技术特征具备的有益效果，本实施例不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (18)

1.一种传感器检测电路，其特征在于，包括：变压器、第一传感器、第二传感器、激磁回路和放大电路；

所述变压器包括绕组和磁芯本体；所述磁芯本体包括中柱和两个关于所述中柱对称的第一边柱和第二边柱；所述第一边柱的首端、所述第二边柱的首端和所述中柱的首端连通；所述第一边柱的尾端、所述第二边柱的尾端和所述中柱的尾端连通；所述绕组包括缠绕所述第一边柱的第一绕组和第三绕组，缠绕所述第二边柱的第二绕组和第四绕组，以及缠绕所述中柱的第五绕组；所述第一传感器连接所述第一绕组；所述第二传感器连接所述第二绕组；

所述激磁回路包括激励电源；

所述激励电源连接所述第三绕组和所述第四绕组；所述放大电路的输入端连接所述第五绕组；或者，

所述激励电源连接所述第五绕组；所述放大电路的输入端连接所述第三绕组和所述第四绕组。

2.根据权利要求1所述的传感器检测电路，其特征在于，所述磁芯本体包括相对设置的第一磁芯体和第二磁芯体，所述第一磁芯体为E型，所述第二磁芯体为E型或I型。

3.根据权利要求2所述的传感器检测电路，其特征在于，所述第一磁芯体与所述第二磁芯体通过机加工或注塑一体成型。

4.根据权利要求2所述的传感器检测电路，其特征在于，所述第一磁芯体与所述第二磁芯体通过焊接的方式拼接成型。

5.根据权利要求1所述的传感器检测电路，其特征在于，所述磁芯本体包括第一磁芯体、与平行于所述第一磁芯体轴线方向的两侧端面连接的第二磁芯体和第三磁芯体；所述第一磁芯体为“工”型，所述第二磁芯体与所述第三磁芯体均为“凹”型。

6.根据权利要求5所述的传感器检测电路，其特征在于，所述第二磁芯体与所述第三磁芯体沿垂直于所述第一磁芯体轴线方向的长度相等。

7.根据权利要求1所述的传感器检测电路，其特征在于，所述激励电源连接所述第三绕组和所述第四绕组；所述放大电路的输入端连接所述第五绕组；

所述激磁回路还包括第一隔直电容；

所述激励电源、所述第一隔直电容、所述第四绕组、所述第三绕组依次串联形成回路；所述激励电源与所述第三绕组连接的一端连接地端。

8.根据权利要求7所述的传感器检测电路，其特征在于，还包括：第一电阻和第二电阻；

所述第三绕组与第一电阻并联；所述第四绕组与所述第二电阻并联。

9.根据权利要求7所述的传感器检测电路，其特征在于，所述放大电路的正向输入端连接所述第五绕组的首端；所述放大电路的负向输入端连接所述第五绕组的尾端；所述放大电路的输出端作为所述传感器检测电路的输出端。

10.根据权利要求1所述的传感器检测电路，其特征在于，所述激励电源连接所述第五绕组；所述放大电路的输入端连接所述第三绕组和所述第四绕组；

所述激磁回路还包括第二隔直电容；

所述激励电源、所述第二隔直电容和所述第五绕组依次串联形成回路；所述激励电源与所述第五绕组连接的一端连接地端。

11.根据权利要求10所述的传感器检测电路，其特征在于，所述放大电路的负向输入端与所述第三绕组的首端连接；所述第三绕组的尾端分别与地端和所述第四绕组的首端连接；所述第四绕组的尾端与所述负向输入端连接；

所述放大电路的正向输入端连接地端；所述放大电路的负向输入端通过第三电阻连接所述放大电路的输出端；所述放大电路的输出端作为所述传感器检测电路的输出端。

12.根据权利要求10所述的传感器检测电路，其特征在于，还包括：第四电阻和第五电阻；

所述放大电路的负向输入端通过所述第四电阻与所述第三绕组的首端连接；所述放大电路的负向输入端通过所述第五电阻与所述第四绕组的尾端连接。

13.根据权利要求10所述的传感器检测电路，其特征在于，所述放大电路的负向输入端与所述第四绕组的尾端连接；所述第四绕组的首端与所述第三绕组的首端连接，所述第三绕组的尾端与所述放大电路的正向输入端连接；所述放大电路的输出端作为所述传感器检测电路的输出端。

14.根据权利要求1所述的传感器检测电路，其特征在于，所述激磁回路连接的绕组的匝数小于所述放大电路连接的绕组的匝数。

15.根据权利要求1-14任一项所述的传感器检测电路，其特征在于，

所有的绕组的励磁电感值大于5～6倍的所述第一传感器或第二传感器的电感值。

16.根据权利要求15所述的传感器检测电路，其特征在于，所述第一绕组和第三绕组为同向绕组；所述第二绕组和所述第四绕组为同向绕组。

17.根据权利要求15所述的传感器检测电路，其特征在于， 所述第一绕组与第二绕组的匝数相等；所述第三绕组与第四绕组的匝数相等。

18.一种磁悬浮轴承系统，其特征在于，包括上述权利要求1-17任一项所述的传感器检测电路。

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