一种信号检测装置、磁悬浮系统及其信号检测方法

技术领域

本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种位移检测装置、磁悬浮系统及其位移检测方法，尤其涉及一种磁悬浮系统的位移检测装置、具有该位移检测装置的磁悬浮系统、以及该磁悬浮系统的位移检测方法。

背景技术

磁悬浮技术(electromagnetic levitation，electromagnetic suspension，简称EML或EMS)，是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。磁悬浮技术的系统，即磁悬浮系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。

为实时了解磁悬浮系统的运行状态，以提高系统运行稳定性和可靠性，需要进行多种信号的采样和反馈，具体信号有：位移、速度、电流、电磁力、磁通量等。

以主动式磁悬浮轴承系统为例，至少需要进行5路位移采样、10路电流采样，同时还需实时反馈模块温度、电磁力等数据。采样使用的控制芯片如DSP(数字信号处理)处理器、ARM(低功耗成本的一款精简指令集计算机微处理器)等，内部采样通道有限，无法满足以上全部数据采样，因此只能对其中部分数据进行采样。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种信号检测装置、磁悬浮系统及其信号检测方法，以解决磁悬浮系统的每路采样信号需要单独使用一路采样通道，而控制芯片的内部采样通道有限，无法满足磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集的问题，达到通过利用控制芯片的一个内部采样通道，对多路采样信号进行混合采样后再分离，能够在控制芯片的内部采样通道有限的情况下，实现磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集的效果。

本发明提供一种信号检测装置，包括：采样单元、混合单元和控制芯片；所述采样单元，包括：采样模块，所述采样模块的数量为N，N个所述采样模块并行设置，N为正整数；其中，N个所述采样模块中的每个所述采样模块，被配置为针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号；所述混合单元，被配置为对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号；所述控制芯片，被配置为通过所述控制芯片自身的一路采样通道，接收一路所述混合采样信号，并对一路所述混合采样信号进行处理，以自一路所述混合采样信号中提取出N路信号的所述采样信号。

在一些实施方式中，所述采样信号，包括：位移采样信号；每个所述采样模块，包括：两路位移采样模块和一路差分模块；每个所述采样模块，针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号，包括：两路所述位移采样模块，被配置为对待控设备的一个自由度下两个位置处的位移信号进行采集，得到两路位移信号；一路所述差分模块，被配置为对两路所述位移信号进行差分处理，得到一路位移采样信号。

在一些实施方式中，其中，N个自由度下，N个所述采样模块的激励源不同；在每个自由度下，两路所述位移采样模块的激励源相同；每个所述位移采样模块，包括：LC谐振网络模型。

在一些实施方式中，所述混合单元，包括：加法模块；所述混合单元，对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号，包括：所述加法模块，被配置为将N路信号的所述采样信号进行相加，得到一路混合采样信号。

在一些实施方式中，所述控制芯片，对一路所述混合采样信号进行处理，包括：对一路所述混合采样信号进行傅里叶变换，得到第一变换信号；按N路信号的所述采样信号的激励源的频率，对所述第一变换信号进行傅里叶反变换，以提取一路所述混合采样信号中的N路信号的所述采样信号。

在一些实施方式中，还包括：调幅单元；其中，所述调幅单元，被配置为对所述混合单元输出的一路所述混合采样信号进行调幅处理，以将所述混合单元输出的一路所述混合采样信号的幅值调理至设定幅值范围内之后，再输出至所述控制芯片中的一路采样通道。

在一些实施方式中，还包括：所述控制芯片，还被配置为根据自一路所述混合采样信号中提取得到的N路信号的所述采样信号，对待控设备进行控制。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮系统，包括：以上所述的信号检测装置。

与上述磁悬浮系统相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮系统的信号检测方法，包括：通过N个所述采样模块中的每个所述采样模块，针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号；通过混合单元，对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号；通过控制芯片，通过所述控制芯片自身的一路采样通道，接收一路所述混合采样信号，并对一路所述混合采样信号进行处理，以自一路所述混合采样信号中提取出N路信号的所述采样信号。

在一些实施方式中，所述采样信号，包括：位移采样信号；每个所述采样模块，包括：两路位移采样模块和一路差分模块；通过每个所述采样模块，针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号，包括：通过两路所述位移采样模块，对待控设备的一个自由度下两个位置处的位移信号进行采集，得到两路位移信号；通过一路所述差分模块，对两路所述位移信号进行差分处理，得到一路位移采样信号；其中，N个自由度下，N个所述采样模块的激励源不同；在每个自由度下，两路所述位移采样模块的激励源相同；每个所述位移采样模块，包括：LC谐振网络模型。

在一些实施方式中，所述混合单元，包括：加法模块；通过所述混合单元，对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号，包括：通过所述加法模块，将N路信号的所述采样信号进行相加，得到一路混合采样信号。

在一些实施方式中，通过所述控制芯片，对一路所述混合采样信号进行处理，包括：对一路所述混合采样信号进行傅里叶变换，得到第一变换信号；按N路信号的所述采样信号的激励源的频率，对所述第一变换信号进行傅里叶反变换，以提取一路所述混合采样信号中的N路信号的所述采样信号。

在一些实施方式中，还包括：通过调幅单元，对所述混合单元输出的一路所述混合采样信号进行调幅处理，以将所述混合单元输出的一路所述混合采样信号的幅值调理至设定幅值范围内之后，再输出至所述控制芯片中的一路采样通道。

在一些实施方式中，还包括：通过控制芯片，根据自一路所述混合采样信号中提取得到的N路信号的所述采样信号，对待控设备进行控制。

由此，本发明的方案，通过对磁悬浮系统的多路采样信号通过一个ADC通道进行采样，在控制芯片内部通过傅里叶变换和反变换依此分离出这多路采样信号，再针对多路采样信号进行相应的控制；从而，通过利用控制芯片的一个内部采样通道，对多路采样信号进行混合采样后再分离，能够在控制芯片的内部采样通道有限的情况下，实现磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集，节省了采样通道。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为磁悬浮轴承双环控制系统的一实施例的结构示意图；

图2为单自由度磁悬浮轴承控制系统的一实施例的结构示意图；

图3为相关方案中位移采样装置的一实施例的结构示意图；

图4为相关方案中运算放大电路的一实施例的结构示意图；

图5为本发明的信号检测装置的一实施例的结构示意图；

图6为本发明的位移采样装置的一实施例的结构示意图；

图7为本发明的方案中调幅电路的一实施例的结构示意图；

图8为本发明的磁悬浮系统的一实施例的控制逻辑示意图，具体是以FX为例的控制逻辑示意图；

图9为本发明的信号检测方法的一实施例的流程示意图；

图10为本发明的方法中针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样的一实施例的流程示意图；

图11为本发明的方法中对一路所述混合采样信号进行处理的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为磁悬浮轴承双环控制系统的一实施例的结构示意图。如图1所示，磁悬浮轴承双环控制系统，包括：第一比较器、位置控制器、第二比较器、电流控制器、功率放大器、电磁铁、电流反馈模块和位置反馈模块。第一比较器的同相输入端，输入参考值。第一比较器的反相输入端，输入位置反馈模块反馈的位置参数。第一比较器的输出端，经位置控制器后输出至第二比较器的同相输入端，第二比较器的反相输入端，输入电流反馈模块反馈的电流参数。第二比较器的输出端，经电流控制器和功率放大器后，输出至电磁铁，还反馈至电流反馈模块的输入端。电磁铁，还反馈至位置反馈模块的输入端。如图1所示的磁悬浮双环控制系统，其中位置环为外环，通过位移传感器反馈当前转子位移实现对转子空间状态的实时控制；电流环为内环，通过控制磁轴承线圈电流实现对轴承电磁力的控制。

图2为单自由度磁悬浮轴承控制系统的一实施例的结构示意图。如图2所示的单自由度磁悬浮控制系统，以前径向X方向(FX)为例进行说明。为消除噪声干扰，每个位移传感器有2个探头进行位移信号检测，分别得到位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT，经差分电路得到差分信号P_OUTPUT，即为FX方向最终位移信号，再经ADC通道采样进入控制芯片。

电涡流位移传感器是使用高频交变电流作为探头线圈激励源，当被测转子与探头线圈出现位置变化时，线圈电感随位置而改变，这种变化经电路转化成电压，该电压即表征转子对应的位移。由图2可知，每个自由度都需要2个探头进行位移信号检测，5个位移信号共需10个探头进行位移信号检测，最终输出5路位移信号进入控制芯片。

图3为相关方案中位移采样装置的一实施例的结构示意图。如图3所示的位移采样装置，10个位移探头使用一个激励源(通过控制芯片PWM引脚得到)，激励频率与探头谐振频率相同。具体地，5路位移信号通过5路滤波、放大电路，通过ADC采样通道进行采样，且这5路位移传感器均使用同一个激励源。

以FX方向位移信号为例进行说明，2个探头分别采集位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT，经差分电路后输出位移信号FX_OUTPUT，对该信号进行运算放大和滤波，通过采样通道ADCINT1进入控制芯片。另外4个位移信号同理，即原方案共需5路运算放大电路、5路滤波电路、5路ADC采样通道。

图4为相关方案中运算放大电路的一实施例的结构示意图。如图4所示，运算放大电路，包括：比较器、电阻R、电阻R’、电容C和电容C’。位移信号FX1_OUTPUT，输入至比较器的反相输入端。位移信号FX2_OUTPUT，输入至比较器的同相输入端。比较器的反相输入端，经电阻R后连接至比较器的输出端。比较器的同相输入端，经电阻R’后接地GND。电容C与电阻R并联，电容C’与电阻R’并联。比较器的输出端，输出位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT经差分后输出位移信号FX_OUTPUT。比较器的正电源端，接直流电源+Vcc。比较器的负电源端，接直流电源-Vcc。

图4所示为上述图3所示方案中的运算放大电路，主要对位移信号起放大和滤波作用。

针对控制芯片的内部采样通道有限，无法满足磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集的问题。相关方案中，采用外挂ADC采样芯片，或外挂采样通道数更多的控制芯片(如使用DSP进行运算控制、外挂控制芯片进行信号采样)，但这种外挂方案，均在控制环中引入芯片间通信延时，而该延时相对控制时间往往不可忽略，会影响控制速度和控制效果。

具体地，使用外挂采样芯片或其他用于采样功能的控制芯片，相当于在控制环路增加了采样延时，即实时的采样信号延时了一段时间才发送给控制芯片进行闭环控制，而控制芯片输出的控制信号已经是过时，磁悬浮当前的运行状态可能已经变了，因此会影响控制效果。

根据本发明的实施例，提供了一种信号检测装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该信号检测装置可以包括：采样单元、混合单元和控制芯片。所述采样单元，包括：采样模块，所述采样模块的数量为N，N个所述采样模块并行设置，N为正整数。N个所述采样模块，分别连接至所述混合单元，经所述混合单元后连接至所述控制芯片中的1路采样通道如ADC采样通道。

其中，N个所述采样模块中的每个所述采样模块，被配置为针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号。

所述混合单元，被配置为对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号。

所述控制芯片，被配置为通过所述控制芯片自身的一路采样通道，接收一路所述混合采样信号，并对一路所述混合采样信号进行处理，以自一路所述混合采样信号中提取出N路信号的所述采样信号。

这样，本发明的方案，提出一种磁悬浮系统的位移检测装置，通过利用控制芯片的一个内部采样通道，对多路采样信号进行混合采样后再分离，能够在控制芯片的内部采样通道有限的情况下，实现磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集，节省了采样通道。

具体地，N为5时，5路位移信号通过一个采样通道如ADC通道采集，可有效解决因控制芯片ADC采样通道有限，导致只能对磁悬浮系统部分信号进行采样的问题；不仅有效节约控制芯片的ADC采样通道，用于更多信号的实时采样和反馈，节约采样通道，有利于采集磁悬浮系统运行过程中的全部信号，提高运行可靠性。

并且，在本发明的方案中，5路位移信号通过一个采样通道如ADC通道采集，可有效因外挂ADC采样芯片或其他控制芯片用于采样，导致引入通信延时、进而影响控制速度和运行精度的问题；不引入外部延时，提高控制速度和控制效果，提高磁悬浮系统运行可靠性。这样，消除芯片间延时对控制环路的影响，提高控制速度和控制效果。

在一些实施方式中，所述采样信号，包括：位移采样信号。

每个所述采样模块，包括：两路位移采样模块(如位移传感器)和一路差分模块(如差分电路)。

每个所述采样模块，针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号，包括：

两路所述位移采样模块，被配置为对待控设备的一个自由度下两个位置处的位移信号进行采集，得到两路位移信号。

一路所述差分模块，被配置为对两路所述位移信号进行差分处理，得到一路位移采样信号。

具体地，每个自由度的2个位移检测探头输出的位移信号，经差分电路差分输出一路位移信号。图6为本发明的位移采样装置的一实施例的结构示意图。如图6所示，位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT经差分后输出位移信号FX_OUTPUT，5路位移信号由加法电路合为1路，再经幅值调理电路、ADC采样通道ADCINT1采样进入控制芯片内部。

在一些实施方式中，其中，N个自由度下，N个所述采样模块的激励源不同。在每个自由度下，两路所述位移采样模块的激励源相同。在图6所示的例子中，10个探头分别使用5个不同频率的激励源(通过控制芯片引脚模拟不同频率的高低电平得到)，即每个自由度2个位移检测探头激励源相同，FX激励源频率为f1、FY激励源频率为f2、RX激励源频率为f3、RY激励源频率为f4、AZ激励信号源为f5。

每个所述位移采样模块，包括：LC谐振网络模型。

在图6所示的例子中，FX自由度的2个位移探头，包括：由电感L1和电容C1构成的1个谐振电路、以及由电感L2和电容C2构成的1个谐振电路。FY自由度的2个位移探头，包括：由电感L3和电容C3构成的1个谐振电路、以及由电感L4和电容C4构成的1个谐振电路。

这样，本发明的方案，提出一种磁悬浮系统位移检测方案，5个位移传感器分别使用5个不同频率的模拟PWM波作为激励信号，将这5路位移传感器的输出信号通过加法电路变为1路信号，通过ADC采样进入控制芯片，芯片内通过傅里叶变换和反变换，依次提取5个自由度对应的位移信号，进行位移控制。

在一些实施方式中，所述混合单元，包括：加法模块(如加法电路)。

所述混合单元，对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号，包括：所述加法模块，被配置为将N路信号的所述采样信号进行相加，得到一路混合采样信号。

在图6所示的例子中，加法电路，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和比较器。比较器的同相输入端，用于接收N路信号的所述采样信号。比较器的同相输入端，经电阻R3后接地。比较器的反相输入端，经电阻R2后接地，还经电阻R1后接比较器的输出端。比较器的输出端，用于输出一路混合采样信号。

在一些实施方式中，所述控制芯片，对一路所述混合采样信号进行处理，包括：

所述控制芯片，具体还被配置为对一路所述混合采样信号进行傅里叶变换，得到第一变换信号。

所述控制芯片，具体还被配置为按N路信号的所述采样信号的激励源的频率，对所述第一变换信号进行傅里叶反变换，以提取一路所述混合采样信号中的N路信号的所述采样信号。

图8为本发明的磁悬浮系统的一实施例的控制逻辑示意图，具体是以FX为例的控制逻辑示意图。如图8所示，磁悬浮系统的控制逻辑，包括：

步骤1、位移采样信号P_OUTPUT进入DSP后的控制逻辑。

步骤2、执行傅里叶变换F(jw)。

步骤3、以f1为目标频率，进行傅里叶反变换。

在图8所示的例子中，位移采样信号P_OUTPUT进入DSP后的控制逻辑，以FX为例进行说明，其余4路位移信号同理。P_OUTPUT经一路ADC通道采样进入DSP芯片后，对该信号进行傅里叶变换，得到该信号对应的频域信号，再以f1为目标频率对该信号进行傅里叶反变换，可得FX位移信号，该位移信号用于位移环控制。其余4路位移信号提取方法同理。

在一些实施方式中，还包括：调幅单元(如幅值调理电路)。所述调幅单元，设置在所述混合单元与所述控制芯片之间。

其中，所述调幅单元，被配置为对所述混合单元输出的一路所述混合采样信号进行调幅处理，以将所述混合单元输出的一路所述混合采样信号的幅值调理至设定幅值范围内之后，再输出至所述控制芯片中的一路采样通道。

在图6所示的例子中，位移采样装置，包括：电涡流位移传感器谐振电路模型、差分电路、加法电路、幅值调理电路和控制芯片。例如：5个自由度输出的5路位移信号，经1路加法电路和1路幅值调理电路后，输出至控制芯片的1路ADC采样通道ADCINT1。

图7为本发明的方案中调幅电路的一实施例的结构示意图。如图7所示，调幅电路，包括：比较器、电阻R和电阻R’。位移信号FX1_OUTPUT，输入至比较器的反相输入端。位移信号FX2_OUTPUT，输入至比较器的同相输入端。比较器的反相输入端，经电阻R后连接至比较器的输出端。比较器的同相输入端，经电阻R’后接地GND。比较器的输出端，输出位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT经差分后输出位移信号FX_OUTPUT。比较器的正电源端，接直流电源+Vcc。比较器的负电源端，接直流电源-Vcc。

图7所示为上述图6所示方案中的幅值调理电路，仅根据控制芯片引脚电压对输入位移信号幅值进行修正。

在本发明的方案中，5路位移信号通过一个ADC通道采集，可有效解决5路位移信号需要5路对应的滤波、放大电路而增加控制器成本和体积的问题，节约控制器体积，降低成本。

在一些实施方式中，还包括：所述控制芯片，还被配置为根据自一路所述混合采样信号中提取得到的N路信号的所述采样信号，对待控设备进行控制。待控设备，包括磁悬浮系统，尤其是磁悬浮控制系统。

这样，本发明的方案，将主动式磁悬浮控制系统中必要的5路位移信号通过一个采样通道如ADC采样通道进行采样，在控制芯片内部通过处理如通过傅里叶变换和反变换依此分离出这5路信号，再进行相应位移控制。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对磁悬浮系统的多路采样信号通过一个ADC通道进行采样，在控制芯片内部通过傅里叶变换和反变换依此分离出这多路采样信号，再针对多路采样信号进行相应的控制。从而，通过利用控制芯片的一个内部采样通道，对多路采样信号进行混合采样后再分离，能够在控制芯片的内部采样通道有限的情况下，实现磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集。

根据本发明的实施例，还提供了对应于信号检测装置的一种磁悬浮系统。该磁悬浮系统可以包括：以上所述的信号检测装置。

由于本实施例的磁悬浮系统所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对磁悬浮系统的多路采样信号通过一个ADC通道进行采样，在控制芯片内部通过傅里叶变换和反变换依此分离出这多路采样信号，再针对多路采样信号进行相应的控制，节约采样通道，有利于采集磁悬浮系统运行过程中的全部信号，提高运行可靠性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的一种磁悬浮系统的信号检测方法，如图9所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该磁悬浮系统的信号检测方法可以包括：步骤S110至步骤S130。

在步骤S110处，通过N个所述采样模块中的每个所述采样模块，针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号。

在一些实施方式中，所述采样信号，包括：位移采样信号。每个所述采样模块，包括：两路位移采样模块(如位移传感器)和一路差分模块(如差分电路)。

步骤S110中，通过每个所述采样模块，针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样，得到该一路信号的采样信号的具体过程，参见以下示例性说明。

下面结合图10所示本发明的方法中针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S110中针对待采样的N路信号中的一路信号进行采样的具体过程，包括：步骤S210和步骤S220。

步骤S210，通过两路所述位移采样模块，对待控设备的一个自由度下两个位置处的位移信号进行采集，得到两路位移信号。

步骤S220，通过一路所述差分模块，对两路所述位移信号进行差分处理，得到一路位移采样信号。

具体地，每个自由度的2个位移检测探头输出的位移信号，经差分电路差分输出一路位移信号。图6为本发明的位移采样装置的一实施例的结构示意图。如图6所示，位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT经差分后输出位移信号FX_OUTPUT，5路位移信号由加法电路合为1路，再经幅值调理电路、ADC采样通道ADCINT1采样进入控制芯片内部。

其中，N个自由度下，N个所述采样模块的激励源不同。在每个自由度下，两路所述位移采样模块的激励源相同。在图6所示的例子中，10个探头分别使用5个不同频率的激励源(通过控制芯片引脚模拟不同频率的高低电平得到)，即每个自由度2个位移检测探头激励源相同，FX激励源频率为f1、FY激励源频率为f2、RX激励源频率为f3、RY激励源频率为f4、AZ激励信号源为f5。

每个所述位移采样模块，包括：LC谐振网络模型。

在图6所示的例子中，FX自由度的2个位移探头，包括：由电感L1和电容C1构成的1个谐振电路、以及由电感L2和电容C2构成的1个谐振电路。FY自由度的2个位移探头，包括：由电感L3和电容C3构成的1个谐振电路、以及由电感L4和电容C4构成的1个谐振电路。

这样，本发明的方案，提出一种磁悬浮系统位移检测方案，5个位移传感器分别使用5个不同频率的模拟PWM波作为激励信号，将这5路位移传感器的输出信号通过加法电路变为1路信号，通过ADC采样进入控制芯片，芯片内通过傅里叶变换和反变换，依次提取5个自由度对应的位移信号，进行位移控制。

在步骤S120处，通过混合单元，对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号。

在一些实施方式中，所述混合单元，包括：加法模块(如加法电路)。

步骤S120中通过所述混合单元，对N路信号的所述采样信号进行混合处理，得到一路混合采样信号，包括：通过所述加法模块，将N路信号的所述采样信号进行相加，得到一路混合采样信号。

在图6所示的例子中，加法电路，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和比较器。比较器的同相输入端，用于接收N路信号的所述采样信号。比较器的同相输入端，经电阻R3后接地。比较器的反相输入端，经电阻R2后接地，还经电阻R1后接比较器的输出端。比较器的输出端，用于输出一路混合采样信号。

在步骤S130处，通过控制芯片，通过所述控制芯片自身的一路采样通道，接收一路所述混合采样信号，并对一路所述混合采样信号进行处理，以自一路所述混合采样信号中提取出N路信号的所述采样信号。

这样，本发明的方案，提出一种磁悬浮系统的位移检测装置，通过利用控制芯片的一个内部采样通道，对多路采样信号进行混合采样后再分离，能够在控制芯片的内部采样通道有限的情况下，实现磁悬浮系统的运行状态中各参数的采集，节省了采样通道。

具体地，N为5时，5路位移信号通过一个采样通道如ADC通道采集，可有效解决因控制芯片ADC采样通道有限，导致只能对磁悬浮系统部分信号进行采样的问题。不仅有效节约控制芯片的ADC采样通道，用于更多信号的实时采样和反馈，节约采样通道，有利于采集磁悬浮系统运行过程中的全部信号，提高运行可靠性。

并且，在本发明的方案中，5路位移信号通过一个采样通道如ADC通道采集，可有效因外挂ADC采样芯片或其他控制芯片用于采样，导致引入通信延时、进而影响控制速度和运行精度的问题；不引入外部延时，提高控制速度和控制效果，提高磁悬浮系统运行可靠性。这样，消除芯片间延时对控制环路的影响，提高控制速度和控制效果。

在一些实施方式中，步骤S130中通过所述控制芯片，对一路所述混合采样信号进行处理的具体过程，参见以下示例性说明。

下面结合图11所示本发明的方法中对一路所述混合采样信号进行处理的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中对一路所述混合采样信号进行处理的具体过程，包括：步骤S310和步骤S320。

步骤S310，通过控制芯片，对一路所述混合采样信号进行傅里叶变换，得到第一变换信号。

步骤S320，通过控制芯片，按N路信号的所述采样信号的激励源的频率，对所述第一变换信号进行傅里叶反变换，以提取一路所述混合采样信号中的N路信号的所述采样信号。

图8为本发明的磁悬浮系统的一实施例的控制逻辑示意图，具体是以FX为例的控制逻辑示意图。如图8所示，磁悬浮系统的控制逻辑，包括：

步骤1、位移采样信号P_OUTPUT进入DSP后的控制逻辑。

步骤2、执行傅里叶变换F(jw)。

步骤3、以f1为目标频率，进行傅里叶反变换。

在图8所示的例子中，位移采样信号P_OUTPUT进入DSP后的控制逻辑，以FX为例进行说明，其余4路位移信号同理。P_OUTPUT经一路ADC通道采样进入DSP芯片后，对该信号进行傅里叶变换，得到该信号对应的频域信号，再以f1为目标频率对该信号进行傅里叶反变换，可得FX位移信号，该位移信号用于位移环控制。其余4路位移信号提取方法同理。

在一些实施方式中，还包括：通过调幅单元，对所述混合单元输出的一路所述混合采样信号进行调幅处理，以将所述混合单元输出的一路所述混合采样信号的幅值调理至设定幅值范围内之后，再输出至所述控制芯片中的一路采样通道。

在图6所示的例子中，位移采样装置，包括：电涡流位移传感器谐振电路模型、差分电路、加法电路、幅值调理电路和控制芯片。例如：5个自由度输出的5路位移信号，经1路加法电路和1路幅值调理电路后，输出至控制芯片的1路ADC采样通道ADCINT1。

图7为本发明的方案中调幅电路的一实施例的结构示意图。如图7所示，调幅电路，包括：比较器、电阻R和电阻R’。位移信号FX1_OUTPUT，输入至比较器的反相输入端。位移信号FX2_OUTPUT，输入至比较器的同相输入端。比较器的反相输入端，经电阻R后连接至比较器的输出端。比较器的同相输入端，经电阻R’后接地GND。比较器的输出端，输出位移信号FX1_OUTPUT、FX2_OUTPUT经差分后输出位移信号FX_OUTPUT。比较器的正电源端，接直流电源+Vcc。比较器的负电源端，接直流电源-Vcc。

图7所示为上述图6所示方案中的幅值调理电路，仅根据控制芯片引脚电压对输入位移信号幅值进行修正。

在本发明的方案中，5路位移信号通过一个ADC通道采集，可有效解决5路位移信号需要5路对应的滤波、放大电路而增加控制器成本和体积的问题，节约控制器体积，降低成本。

在一些实施方式中，还包括：通过控制芯片，根据自一路所述混合采样信号中提取得到的N路信号的所述采样信号，对待控设备进行控制。待控设备，包括磁悬浮系统，尤其是磁悬浮控制系统。

这样，本发明的方案，将主动式磁悬浮控制系统中必要的5路位移信号通过一个采样通道如ADC采样通道进行采样，在控制芯片内部通过处理如通过傅里叶变换和反变换依此分离出这5路信号，再进行相应位移控制。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述磁悬浮系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过对磁悬浮系统的多路采样信号通过一个ADC通道进行采样，在控制芯片内部通过傅里叶变换和反变换依此分离出这多路采样信号，再针对多路采样信号进行相应的控制，消除芯片间延时对控制环路的影响，提高控制速度和控制效果。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。