近日，课题组在抗磁悬浮倾角敏感元件动态稳定悬浮机理与调控方法领域相关工作以“基于电磁感应的抗磁悬浮倾角传感器”为题目发表于期刊《仪器仪表学报》。课题组徐园平副教授为本文的第一作者兼通讯作者，硕士研究生袁高展为本文的第二作者，周瑾教授，于敏教授分别为本文的第三、四作者，南京航空航天大学为第一单位。

倾角传感器作为重要的角度测量仪器，广泛应用于航空航天器姿态监测、民用基础设施结构健康监测、精密加工等领域。高分辨率、高灵敏度的倾角传感器是准确角度获取的前提，但现有倾角传感器难以摆脱摩擦造成的精度影响，制约其在精密测量领域应用。本文提出一种基于电磁感应的抗磁悬浮倾角传感器，具有高分辨率和非接触测量的特点。通过采用抗磁性物质作为敏感元件，构建具有势能阱的永磁体阵列，实现敏感元件稳定悬浮；基于测量单元与敏感元件间电磁感应效应，敏感元件悬浮位置随倾角改变而变化的特点，提出倾角测量原理；搭建实验平台进行传感器性能测试。实验表明倾角传感器可以实现双轴±1.3°范围倾角测量，分辨率为0.005°，线性度为0.18%，在微小倾角精密测量领域具有广阔应用价值。

本文基于抗磁悬浮原理与电磁感应原理分别建立了倾角传感器抗磁悬浮系统模型以及测量系统模型，两者进行多物理场耦合得到了传感器倾角检测模型。通过设计参数辨识实验对倾角检测模型进行修正，得到传感器理论测量量程。对传感器测量电路进行设计，包括对信号调制电路以及信号调理电路。将传感器敏感元件因外界倾角输入而引起的位移变化转化为测量单元中测量线圈阻抗变化，进一步输出关于倾角大小的电压信号。信号经过基于并联谐振的调制电路以及包含差分放大器、低通滤波器的调理电路处理好后具有良好的线性度以及纯净度。设计倾角实验平台对传感器进行实际性能测试，实验结果表明倾角传感器能够实现微小倾角的精密测量，拥有良好的长期稳定性及复现性。

图1 倾角传感器结构示意图

图2 倾角传感器测量电路总体方案

图3 倾角实验装置实物图

图4 传感器线性度及灵敏度实

图5 传感器分辨率及响应时间   

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