一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置。晶振电路与四通道谐振模块相连，磁悬浮泵转子放置在四通道谐振模块中，四通道谐振模块的X+通道输出端、X

【技术实现步骤摘要】
一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路制造零部件
的一种转子位移检测装置，具体涉及了一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置。

技术介绍

[0002]在半导体集成电路制造的流体输送领域，综合有超洁净材料的磁悬浮泵由于超低金属离子杂质释出、非接触式传动方式、叶轮转动过程无机械摩擦等优势，完美满足对超洁净流控元件的要求，因此在浸没式光刻、单晶圆清洗、涂胶显影、CMP等半导体设备中具有极其重要的应用价值。在磁悬浮泵中永磁体转子被包覆在叶轮内部以控制其旋转，工作时传感器可获取永磁体转子空间位置信息，并通过反馈控制驱动叶轮高速旋转悬浮于密封的泵壳腔内，因此对转子的位移检测只能采用非接触式传感器测量方案。
[0003]目前常用的非接触式位移传感检测方式有激光位移传感检测、电容位移传感检测和电涡流位移传感检测。激光位移传感测量原理需要激光的回波信息，在磁悬浮泵的密闭流场腔体设计中基本无法获取激光的回波信息，难以微小化或集成在磁悬浮流控元件中；电容式位移传感检测是利用平行板电容器原理设计，介电常数对传感器的影响非常大，极大地受环境的影响；电涡流位移传感器响应曲线具有非线性，且有一定程度的温漂特性，且量程仅在毫米级甚至更低。
[0004]为了使磁悬浮泵达到优秀的水力效应，对转子的位置检测要求高精度，高采样率，工作可靠，不受环境影响，上述三种非接触式位移传感检测方式在磁悬浮泵中应用均具有一定制约条件，因此对转子的位移检测是亟待解决的难题。
专利技术内容
[0005]本专利技术解决的技术问题在于克服现有技术中的各项限制，提出了一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置，本专利技术的检测装置工作可靠，量程大且精度符合要求。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术包括晶振电路、四通道谐振模块、X方向双通道模拟翻转开关电路、Y方向双通道模拟翻转开关电路和两个差分积分运算模块；晶振电路的第一输出作为控制信号输入到四通道谐振模块中，磁悬浮泵转子放置在四通道谐振模块中，四通道谐振模块的X+通道输出端、X
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通道输出端分别与X方向双通道模拟翻转开关电路的两个输入端相连，四通道谐振模块的Y+通道输出端、Y
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通道输出端分别与Y方向双通道模拟翻转开关电路的两个输入端相连，X方向双通道模拟翻转开关电路的输出端与第一差分积分运算模块相连，晶振电路的第二输出也作为控制信号输入到X方向双通道模拟翻转开关电路和Y方向双通道模拟翻转开关电路中，Y方向双通道模拟翻转开关电路的输出端与第二差分积分运算模块相连，根据第一差分积分运算模块和第二差分积分运算模块的输出检测磁悬浮泵的永磁体转子的位移。
[0008]所述晶振电路包括晶振、计数器、与非门和D触发器，晶振产生的原始晶振信号经计数器分频后获得第一晶振信号和第二晶振信号，第二晶振信号的频率为第一晶振信号的频率的两倍，第一晶振信号作为晶振电路的第一输出；第一晶振信号输入到与非门的两个输入端，与非门的输出端与D触发器的输入端D相连，第二晶振信号输入到D触发器的控制端CP，D触发器的输出端的输出作为晶振电路的第二输出。
[0009]所述四通道谐振模块包括X+通道LC谐振模块、X
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通道LC谐振模块、Y+通道LC谐振模块和Y
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通道LC谐振模块；X+通道LC谐振模块、X
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通道LC谐振模块、Y+通道LC谐振模块和Y
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通道LC谐振模块的电路结构相同，X+通道LC谐振模块包括第一电阻、LC谐振电路和无源带通滤波器，晶振电路的第一输出经过第一电阻和LC谐振电路后与无源带通滤波器相连，无源带通滤波器的输出端作为X+通道LC谐振模块的输出端。
[0010]所述LC谐振电路由空心电感和第一电容串接组成，X+通道LC谐振模块、X
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通道LC谐振模块、Y+通道LC谐振模块和Y
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通道LC谐振模块的空心电感分别记为X+方向电感、X
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方向电感、Y+方向电感和Y
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方向电感，X+方向电感、X
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方向电感、Y+方向电感和Y
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方向电感沿圆周按顺时针顺序或者逆时针顺序等间隔布置，X+方向电感、X
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方向电感、Y+方向电感和Y
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方向电感之间形成一个内切圆，内切圆的中心处放置磁悬浮泵的永磁体转子。
[0011]所述X方向双通道模拟翻转开关电路和Y方向双通道模拟翻转开关电路的电路结构相同，X方向双通道模拟翻转开关电路包括双通道模拟翻转开关芯片，四通道谐振模块的X+通道输出端、X
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通道输出端分别与双通道模拟翻转开关芯片的两个信号输入端相连，晶振电路的第二输出作为双通道模拟翻转开关芯片的控制端IN的输入，双通道模拟翻转开关芯片的两个输出端作为X方向双通道模拟翻转开关电路的两个输出端。
[0012]所述两个差分积分运算模块结构相同，包括差分积分运算电路，双通道模拟翻转开关电路的两个输出端分别与差分积分运算电路的同相输入端和反相输入端相连，差分积分运算电路的输出作为差分积分运算模块的输出。
[0013]所述差分积分运算模块还包括负反馈放大电路和有源滤波电路，差分积分运算电路经负反馈放大电路后与有源滤波电路相连，有源滤波电路的输出作为差分积分运算模块的输出。
[0014]所述装置还包括上位机，两个积分差分运放电路均还与上位机相连。
[0015]所述装置还包括ADC采样电路，ADC采样电路设置在积分差分运放电路和上位机之间。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：
[0017]本专利技术使用LC谐振电路将转子的位移变化转化为输出信号的相位偏移，并且该相位偏移与位移变化保持单调性；使用双通道模拟翻转开关处理X+与X
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方向，或Y+与Y
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方向的信号，使得信号的相位差可以通过差分积分运放电路的输出表示出来，进而可以非常可靠地将被测物体的位移与信号处理电路的输出通过函数关系进行映射，测量结果可靠；每个X或Y方向采用正负方向双通道进行测量，可以消除环境带来的共模干扰，提高测量的精度，同时X、Y方向正负双通道的空间布置可以极大地将被测物体的位移范围包含在电涡流的敏感器件，即空心电感线圈的电磁辐射范围内，即扩大了测量的量程。
[0018]综上，本方案提出了一种测量精度高、量程大、测量结果不受磁悬浮泵复杂工况环境影响、低成本的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例中基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置的一个具体示例的原理框图；
[0020]图2为本专利技术实施例中电涡流传感器的实施简图；
[0021]图3为本专利技术实施例中X方向的简化电路图；
[0022]图4为本专利技术实施例中四通道谐振模块的伯德图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置，其特征在于，包括晶振电路、四通道谐振模块、X方向双通道模拟翻转开关电路、Y方向双通道模拟翻转开关电路和两个差分积分运算模块；晶振电路的第一输出作为控制信号输入到四通道谐振模块中，磁悬浮泵转子放置在四通道谐振模块中，四通道谐振模块的X+通道输出端、X
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通道输出端分别与X方向双通道模拟翻转开关电路的两个输入端相连，四通道谐振模块的Y+通道输出端、Y
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通道输出端分别与Y方向双通道模拟翻转开关电路的两个输入端相连，X方向双通道模拟翻转开关电路的输出端与第一差分积分运算模块相连，晶振电路的第二输出也作为控制信号输入到X方向双通道模拟翻转开关电路和Y方向双通道模拟翻转开关电路中，Y方向双通道模拟翻转开关电路的输出端与第二差分积分运算模块相连，根据第一差分积分运算模块和第二差分积分运算模块的输出检测磁悬浮泵的永磁体转子的位移。2.根据权利要求1所述的一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置，其特征在于，所述晶振电路包括晶振、计数器、与非门和D触发器，晶振产生的原始晶振信号经计数器分频后获得第一晶振信号和第二晶振信号，第二晶振信号的频率为第一晶振信号的频率的两倍，第一晶振信号作为晶振电路的第一输出；第一晶振信号输入到与非门的两个输入端，与非门的输出端与D触发器的输入端D相连，第二晶振信号输入到D触发器的控制端CP，D触发器的输出端的输出作为晶振电路的第二输出。3.根据权利要求1所述的一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置，其特征在于，所述四通道谐振模块包括X+通道LC谐振模块、X
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通道LC谐振模块、Y+通道LC谐振模块和Y
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通道LC谐振模块；X+通道LC谐振模块、X
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通道LC谐振模块、Y+通道LC谐振模块和Y
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通道LC谐振模块的电路结构相同，X+通道LC谐振模块包括第一电阻、LC谐振电路和无源带通滤波器，晶振电路的第一输出经过第一电阻和LC谐振电路后与无源带通滤波器相连，无源带通滤波器的输出端作为X+通道LC谐振模块的输出端。4.根据权利要求3所述的一种基于相移测量的磁悬浮泵转子位移电涡流检测装置，其特征在于，所述LC谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：付新，李一松，胡亮，苏芮，阮晓东，朱超宁，杨津宇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：