题目：磁悬浮超低频振动传感器关键技术研究

磁悬浮超低频振动传感器是一种新型的直接敏感振动信号的高性能传感器，能够实现对超低频振动信号的高精度实时在线测量，可广泛应用于航空航天、国防工业、工程测量、地震海啸监测预警和生物医学等领域。目前国内的超低频测量技术尚不成熟且发展缓慢，尤其是航空航天、国防工业等关键领域中使用的超低频振动传感器仍依赖国外进口，因此开展自主的高性能超低频振动传感器的研究已迫在眉睫。本文基于上述背景，提出一种新型结构的磁悬浮超低频振动传感器，利用电磁和永磁混合悬浮结构取代传统的弹簧结构作为支承导向元件，通过闭环控制方法主动控制系统的等效支承刚度和等效阻尼，从而有效地降低系统的固有频率，扩展传感器的测量下限。论文完成工作如下：

1. 设计磁悬浮超低频振动传感器结构，采用电磁和永磁混合悬浮结构作为支承导向元件，并通过有限元仿真分析，得到其磁场分布情况。

2. 建立传感器的理论与数学模型，分析系统的稳定性，根据系统稳定性分析结果设计相应的闭环控制方案，分析系统的刚度阻尼特性，并设计模拟闭环电路初步验证磁悬浮系统的可行性。

3. 为克服模拟闭环系统稳定性差的缺点，设计磁悬浮超低频振动传感器的全数字闭环硬件系统，包括以高速浮点型数字信号处理器TMS320F28335为核心的数字闭环控制及解算单元、信号预处理电路、通讯电路和电源管理等部分；并利用DSP实现闭环PD控制及解算算法，实现了系统的可靠悬浮和振动信号的精确测量。

4. 搭建具有信号处理和数据采集功能的简易传感器实验平台，将激光测振仪作为标准传感器进行对比实验，对磁悬浮超低频振动传感器的性能进行实验研究，验证系统方案的可行性和有效性。

在现有实验条件下，大量实验结果表明磁悬浮超低频振动传感器能够准确测量0.2~0.4Hz之间的超低频信号，相对误差约为±0.5%，重复性约为±0.4%，灵敏度约为40mV/mm。