轴向位移的检测方法、装置及系统技术领域
本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种轴向位移的检测方法、装置及系统。
背景技术
磁悬浮轴承系统利用可控电磁力将转轴悬浮起来。如图1所示，磁悬浮轴承系统
主要由磁力轴承、转轴、位移传感器、控制器和功率放大器组成。其中，位移传感器
包括轴向位移传感器和径向位移传感器，轴向位移传感器用于连续检测转轴的轴向位
置变化(也即，用于检测转轴的轴向位移)，当轴向位移传感器检测到转轴的轴向位
移偏离参考位移后，控制器根据上述情况生成控制信号，然后功率放大器将这一控制
信号转换成控制电流，控制电流在磁力轴承中产生磁力使转轴能够稳定悬浮在参考位
移处，所以轴向位移传感器对整个磁悬浮轴承系统的控制起着至关重要的作用，轴向
位移检测的准确性将直接决定磁悬浮轴承系统运行的稳定性。
在一个5自由度磁悬浮轴承系统中，由2个径向磁力轴承和1个轴向磁力轴承组
成。在轴向磁力轴承控制中，轴向位移传感器25垂直于检测面安装，检测面是一个套
在转轴上的固定圆盘21的外表面，所以当圆盘垂直转轴时，检测面也垂直于转轴，同
样的，当圆盘不垂直于转轴时，检测面也不垂直于转轴。如图2所示，轴向位移传感
器25通过检测其与检测面之间的轴向位移得到转轴的轴向位移，并且现有技术中轴向
位移的检测都是通过一个轴向位移传感器来实现的，若圆盘与转轴垂直，则检测面与
转轴也垂直，这时轴向位移传感器检测到的轴向位移即为参考位移dref。其中，圆盘
21、转轴23和轴向位移传感器25之间的位置关系可以参见图3。
下面结合图1和图2，对轴向磁力轴承的控制过程说明如下：设图1中的参考位
移为dref，由于外力f作用，当转轴23发生轴向移动时，轴向位移传感器25检测到其
与检测面的距离发生变化，通过控制系统，轴向磁力轴承27就会产生相应的电磁力作
用在止推盘29上，使转轴产生一个与外力f相反方向的运动，并最终回到参考位移dref
对应的位置处。
由于轴向位移是通过测量检测面来确定的，所以检测面要能真实地反映转轴的位
移，必须满足检测面与转轴是完全垂直的，不可避免，由于加工及装配上的误差，圆
盘与转轴不可能完全垂直，会存在一定的倾斜。若圆盘倾斜，则检测面也就会倾斜，
当转轴旋转时，通过检测面测量的轴向位移就不能真实反应转轴的轴向运动。
如图4a所示，若圆盘21处于A位置时，表明圆盘垂直于转轴，进而检测面也垂
直于转轴23，则轴向位移传感器检测到的轴向位移为参考位移dref；若转轴旋转至第
一角度，圆盘随转轴转动，使得圆盘位于第一位置(也即，图4a中的B位置)，表
明圆盘不垂直于转轴，进而检测面也不垂直于转轴，则轴向位移传感器检测到的轴向
位移为d1，d1大于参考位移dref，如图4b所示，当转轴旋转至第二角度，圆盘随转轴
转动，使得圆盘位于第二位置(也即，图4b中的C位置)，表明圆盘不垂直于转轴，
进而检测面也不垂直于转轴，则轴向位移传感器25检测到的轴向位移为d2，d2小于
参考位移dref。上述轴向位移传感器检测到的轴向位移会以如图5所示的正弦趋势变
化，其中，平均值d即为上述内容中的参考位移dref，并且可知d1-dref＝dref-d2。
而实际上，轴向磁力轴承的控制是以轴向位移传感器检测到的其与检测面之间的
距离(也即，轴向位移)作为输入量，故当转轴旋转时，轴向位移在不断变化，因此
轴向磁力轴承就会根据检测到的轴向位移的大小产生相应的一个力来控制转轴向相反
方向运动，由于旋转过程中因检测面倾斜带来的位移波动始终存在，故轴向磁力轴承
将控制转轴周期性的轴向运动，从而影响轴向的控制，随着转速的升高，此影响会越
来越严重，最终将导致转轴轴向控制失稳。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种轴向位移的检测方法、装置及系统，以至少解决现有技
术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不准确的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轴向位移的检测方法，包括：获取多
个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，其中，每个所述轴
向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个所述轴向位移传感器均位
于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀设置；根据获取到的多个所述轴向
位移确定所述旋转部件的目标轴向位移。
进一步地，根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移包
括：根据多个所述轴向位移的平均值确定所述目标轴向位移。
进一步地，多个所述轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器和第二轴向位移传
感器，其中：获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移
包括：获取所述第一轴向位移传感器检测到的第一轴向位移以及获取所述第二轴向位
移传感器检测到的第二轴向位移；根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件
的目标轴向位移包括：根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述目标轴向
位移。
进一步地，根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述旋转部件的目标
轴向位移包括：根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移的平均值确定所述目标轴
向位移。
进一步地，根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所述旋转部件的目标
轴向位移包括：根据公式dm＝(d1+d2)/2确定所述目标轴向位移，其中，dm为所述
目标轴向位移，d1为所述第一轴向位移，d2为所述第二轴向位移。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种轴向位移的检测装置，包括：获取单
元，用于获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，其
中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个所述轴向
位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀设置；确定单元，
用于根据获取到的多个所述轴向位移确定所述旋转部件的目标轴向位移。
进一步地，所述确定单元包括：第一确定模块，用于根据多个所述轴向位移的平
均值确定所述目标轴向位移。
进一步地，多个所述轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器和第二轴向位移传
感器，其中：所述获取单元包括：获取模块，用于获取所述第一轴向位移传感器检测
到的第一轴向位移以及获取所述第二轴向位移传感器检测到的第二轴向位移；所述确
定单元包括：第二确定模块，用于根据所述第一轴向位移和所述第二轴向位移确定所
述目标轴向位移。
进一步地，所述第二确定模块包括：第一确定子模块，用于根据所述第一轴向位
移和所述第二轴向位移的平均值确定所述目标轴向位移。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种轴向位移的检测系统，包括：多个轴
向位移传感器，其中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴
线，多个所述轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均匀
设置；控制器，与多个所述轴向位移传感器分别连接，用于获取多个所述轴向位移传
感器中每个所述轴向位移传感器检测到的轴向位移，并根据获取到的多个所述轴向位
移确定目标轴向位移。
在本发明实施例中，采用获取多个轴向位移传感器中每个所述轴向位移传感器检
测到的轴向位移，其中，每个所述轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子
轴线，多个所述轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿所述旋转部件的周向均
匀设置；根据获取到的多个所述轴向位移确定目标轴向位移。通过根据安装在检测面
的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀设置的多个轴向传感器检测到的多个轴向位移共
同确定出旋转部件的最终轴向位移，与现有技术中只根据一个轴向位移传感器检测到
的一个轴向位移来确定旋转部件的最终轴向位移相比，能够较为准确的确定出旋转部
件的轴向位移，从而达到了消除检测面倾斜对轴向控制的影响，提高了磁悬浮轴承系
统的运行稳定性的目的，解决了现有技术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不
准确的技术问题，实现了提高轴向位移检测准确性的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图
中：
图1是现有技术中磁悬浮轴承系统组成结构的示意图；
图2是现有技术中转轴组件的轴向结构示意图；
图3是现有技术中的圆盘、转轴和轴向位移传感器之间的位置关系示意图；
图4a是现有技术中圆盘位于第一位置时，轴向位移传感器检测轴向位移的示意
图；
图4b是现有技术中圆盘位于第二位置时，轴向位移传感器检测轴向位移的示意
图；
图5是现有技术中的轴向位移传感器检测到的轴向位移的趋势变化图；
图6是根据本发明实施例的一种轴向位移的检测方法的流程图；
图7a是采用本发明实施例的轴向位移的检测方法，圆盘位于第一位置时，多个轴
向位移传感器检测轴向位移的示意图；
图7b是采用本发明实施例的轴向位移的检测方法，圆盘位于第二位置时，多个轴
向位移传感器检测轴向位移的示意图；
图8是采用本发明实施例的轴向位移的检测方法，圆盘、转轴和多个轴向位移传
感器之间的位置关系示意图；以及
图9是根据本发明实施例的一种轴向位移的检测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例
仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于
本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这
样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在
这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的
任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方
法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚
地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种轴向位移的检测方法，该检测方法可以应用在磁
悬浮轴承系统。图6是根据本发明实施例的一种轴向位移的检测方法的流程图，如图
6所示，该方法包括步骤S602至步骤S604，具体如下：
步骤S602，获取多个轴向位移传感器中每个轴向位移传感器检测到的轴向位移，
其中，每个轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个轴向位移传
感器均位于检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀设置。
具体地，轴向位移传感器的数量可以根据需求确定，但至少为两个。当轴向位移
传感器的数量为2个时，则将这2个轴向位移传感器在检测面的同一侧沿着旋转部件
的周向相隔180°对称安装。需要说明的是，轴向位移传感器的数量应为偶数。
另外，一个轴向位移传感器只能检测到一个轴向位移，所以检测到的轴向位移的
数量与轴向位移传感器的数量的相等的，也即，检测到的一个轴向位移对应一个轴向
位移传感器。
需要说明的是，上述步骤S602中的检测面与背景技术中的检测面相同，也就是，
固定安装在旋转部件上的圆盘的外表面。其中，旋转部件可以是转轴。
步骤S604，根据获取到的多个轴向位移确定旋转部件的目标轴向位移。
其中，目标轴向位移为旋转部件的轴向位移，轴承控制器可以将上述旋转部件的
轴向位移作为控制的输入信号，以控制旋转部件的悬浮位置。
在本发明实施例中，通过根据安装在检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀
设置的多个轴向传感器检测到的多个轴向位移共同确定出旋转部件的最终轴向位移，
与现有技术中只根据一个轴向位移传感器检测到的一个轴向位移来确定旋转部件的最
终轴向位移相比，能够较为准确的确定出旋转部件的轴向位移，从而达到了消除检测
面倾斜对轴向位移的影响，提高了磁悬浮轴承系统的运行稳定性的目的，解决了现有
技术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不准确的技术问题，实现了提高轴向位
移检测准确性的效果。
可选地，在本发明实施例中，根据获取到的多个轴向位移确定旋转部件的目标轴
向位移包括：根据多个轴向位移的平均值确定目标轴向位移。
在本发明实施例中，通过将检测到的多个轴向位移的平均值作为旋转部件的轴向
位移，能够消除检测面倾斜对轴向位移的影响以及轴向控制的影响，避免了由于检测
面倾斜造成轴向失稳，进一步达到提高了磁悬浮轴承系统的运行稳定性的技术效果。
可选地，多个轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器和第二轴向位移传感器，
其中，获取多个轴向位移传感器中每个轴向位移传感器检测到的轴向位移包括：获取
第一轴向位移传感器检测到的第一轴向位移以及获取第二轴向位移传感器检测到的第
二轴向位移；根据获取到的多个轴向位移确定目标轴向位移包括：根据第一轴向位移
和第二轴向位移确定目标轴向位移。
可选地，根据第一轴向位移和第二轴向位移确定目标轴向位移包括：根据第一轴
向位移和第二轴向位移的平均值确定目标轴向位移。
可选地，根据第一轴向位移和第二轴向位移确定目标轴向位移包括：根据公式
dm＝(d1+d2)/2确定目标轴向位移，其中，dm为目标轴向位移，d1为第一轴向位移，
d2为第二轴向位移。
当多个轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器25-1和第二轴向位移传感器25-2
时，结合图7a和图7b，说明如下：
参见图7a，当圆盘处于第一位置(即，图7a中的B位置)时，第一轴向位移传
感器25-1检测到的第一轴向位移为d1，其中，d1＞dref，第二轴向位移传感器25-2
检测到的第二轴向位移为d2，其中，d2＜dref，则根据d1和d2确定出旋转部件的目
标轴向位移dm＝(d1+d2)/2＝dref，其中，dref为检测面垂直旋转部件时检测到的轴向
位移，也即，背景技术中描述的参考位移。
参见图7b，当圆盘处于第二位置(即，图7b中的C位置)时，第一轴向位移传
感器25-1检测到的第一轴向位移为d1，其中，d1＜dref，第二轴向位移传感器25-2
检测到的第二轴向位移为d2，其中，d2＞dref，则根据d1和d2确定出旋转部件的目
标轴向位移dm＝(d1+d2)/2＝dref。
其中，多个轴向位移传感器(图中只示意性的出了两个轴向位移传感器，即，第
一轴向位移传感器25-1和第二轴向位移传感器25-2)、圆盘21和转轴23之间的位置
关系可以参见图8。
由于第一轴向位移传感器和第二轴向位移传感器之间是相隔180°对称安装的，
所以不论检测面倾斜至第一位置还是第二位置时，根据第一轴向位移和第二轴向位移
确定出的目标轴向位移均等于dref，因此，不论检测面倾斜与否，在旋转部件旋转的
一周内，两个轴向位移传感器检测到的轴向位移的平均值是不变的，即旋转部件的轴
向位移保持在参考位移dref处，从而消除了因检测面倾斜对轴向控制造成的影响，从
而实现转轴的稳定悬浮，也就提高了磁悬浮轴承系统运行的稳定性。
根据本发明实施例，还提供了一种轴向位移的检测装置，该检测装置可以应用在
磁悬浮轴承系统，该轴向位移的检测装置用于执行本发明实施例上述内容所提供的轴
向位移的检测方法，以下对本发明实施例所提供的轴向位移的检测装置做具体介绍：
图9是根据本发明实施例的一种轴向位移的检测装置的示意图，如图9所示，该
检测装置主要包括获取单元91和确定单元93，其中：
获取单元91用于获取多个轴向位移传感器中每个轴向位移传感器检测到的轴向
位移，其中，每个轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，多个轴向
位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀设置。
具体地，一个轴向位移传感器只能检测到一个轴向位移，所以检测到的轴向位移
的数量与轴向位移传感器的数量的相等的，也即，检测到的一个轴向位移对应一个轴
向位移传感器。
其中，轴向位移传感器的数量可以根据需求确定，但至少为两个。当轴向位移传
感器的数量为2个时，则将这2个轴向位移传感器在检测面的同一侧沿着旋转部件的
周向相隔180°对称安装。需要说明的是，轴向位移传感器的数量应为偶数。
需要说明的是，上述获取单元中的检测面与背景技术中的检测面相同，也就是，
固定安装在旋转部件上的圆盘的外表面。其中，旋转部件可以是转轴。
确定单元93用于根据获取到的多个轴向位移确定旋转部件的目标轴向位移。
其中，目标轴向位移为旋转部件的轴向位移，轴承控制器可以将上述旋转部件的
轴向位移作为控制的输入信号，以控制旋转部件的悬浮位置。
在本发明实施例中，通过根据安装在检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀
设置的多个轴向传感器检测到的多个轴向位移共同确定出旋转部件的最终轴向位移，
与现有技术中只根据一个轴向位移传感器检测到的一个轴向位移来确定旋转部件的最
终轴向位移相比，能够较为准确的确定出旋转部件的轴向位移，从而达到了消除检测
面倾斜对轴向位移的影响，提高了磁悬浮轴承系统的运行稳定性的目的，解决了现有
技术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不准确的技术问题，实现了提高轴向位
移检测准确性的效果。
可选地，在本发明实施例中，确定单元包括第一确定模块。其中，第一确定模块
用于根据多个轴向位移的平均值确定目标轴向位移。
在本发明实施例中，通过将检测到的多个轴向位移的平均值作为旋转部件的轴向
位移，能够消除检测面倾斜对轴向位移的影响以及轴向控制的影响，避免了由于检测
面倾斜造成轴向失稳，进一步达到提高了磁悬浮轴承系统的运行稳定性的技术效果。
可选地，在本发明实施例中，多个轴向位移传感器包括第一轴向位移传感器和第
二轴向位移传感器，其中，获取单元包括：获取模块，用于获取第一轴向位移传感器
检测到的第一轴向位移以及获取第二轴向位移传感器检测到的第二轴向位移；确定单
元包括：第二确定模块，用于根据第一轴向位移和第二轴向位移确定目标轴向位移。
可选地，在本发明实施例中，第二确定模块包括：第一确定子模块，用于根据第
一轴向位移和第二轴向位移的平均值确定目标轴向位移。
可选地，在本发明实施例中，第二确定模块包括：第二确定子模块，用于根据公
式dm＝(d1+d2)/2确定目标轴向位移，其中，dm为目标轴向位移，d1为第一轴向位
移，d2为第二轴向位移。
根据本发明实施例，还提供了一种轴向位移的检测系统。该检测系统包括：多个
轴向位移传感器，其中，每个轴向位移传感器的检测方向平行于旋转部件的转子轴线，
多个轴向位移传感器均位于检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀设置；控制器，
与多个轴向位移传感器分别连接，用于获取多个轴向位移传感器中每个轴向位移传感
器检测到的轴向位移，并根据获取到的多个轴向位移确定目标轴向位移。
在本发明实施例中，通过根据安装在检测面的同一侧，且沿旋转部件的周向均匀
设置的多个轴向传感器检测到的多个轴向位移共同确定出旋转部件的最终轴向位移，
与现有技术中只根据一个轴向位移传感器检测到的一个轴向位移来确定旋转部件的最
终轴向位移相比，能够较为准确的确定出旋转部件的轴向位移，从而达到了消除检测
面倾斜对轴向位移的影响，提高了磁悬浮轴承系统的运行稳定性的目的，解决了现有
技术中由于检测面倾斜导致轴向位移检测结果不准确的技术问题，实现了提高轴向位
移检测准确性的效果。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有
详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它
的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，
可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件
可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所
显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模
块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显
示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到
多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案
的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成
的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用
时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案
本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产
品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使
得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施
例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，
Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、
磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润
饰也应视为本发明的保护范围。