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将磁悬浮技术引入到硬盘技术中,完全消除了轴承和转子的机械接触,不仅能够大幅度提高硬盘光盘转速,还使得硬盘光盘具有精度高、振动小、发热少、功耗低、无噪声等其它轴承支承的转子无法达到的特点。 磁力轴承的控制系统是磁悬浮硬盘的关键。控制系统的“耳目”就是传感器,它直接影响到控制的质量。磁力轴承的控制系统要用到多个传感器,传统的传感器的大小和安装很大程度上限制了硬盘的小型化发展。为了能够减小硬盘的尺寸,本文从以下几个方面来对磁悬浮硬盘的微型传感器进行研究 本文介绍了磁悬浮硬盘以及微型位移传感器的国内外研究和发展的现状,阐述了磁悬浮硬盘的工作原理和MEMS的基本概念和方法,在磁悬浮硬盘研究的基础上,给出一种基于耦合激磁的磁悬浮硬盘结构。 在耦合激磁的磁悬浮硬盘的基础上,为了能找出适合于这个系统的传感器,给出了几种运用了不同物理原理如电磁(流量密度/电感/涡流)、光学(强度/影像/干涉/反射)和静电(电容)等的非接触式位移传感器,并分析了它们各自的优缺点。最后确定了适合于该结构的位移传感器——电感式位移传感器和光反射式位移传感器,并系统介绍了它们的工作原理。其中电感式位移传感器主要式变气隙式的差动电感位移传感器。 文章中重点给出微型电涡流传感器的设计,阐述了从探头部分的微线圈(马鞍型微线圈和螺旋管型微线圈等)的设计和优化以及后续电路的设计方案。以前我们研究的磁磁悬浮硬盘的位移传感器被安装在转子的外面来测位移,这样硬盘的体积很大;本文提出了一种大大减小硬盘的体积的传感器的安装方法,就是直接将电感传感器的探头部分的线圈安装在定子上。通过对不同的控制器如P,PD,PI,PID的分析,得出了由PID控制器组成的控制系统的抗干扰能力比较强,性能比较好,进而确定了微传感器的信号PID控制方案,并结合设计的传感器和给定的硬盘结构给出一种控制系统的控制模式。 论文最后在总结全文的基础上对该项研究的发展进行了展望。