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《角度传感器动态精度和静态精度的关系》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第10卷第24期2010年8月科学技术与工程Vol110No124Aug120101671-1815(2010)24-5952-05ScienceTechnologyandEngineeringZ2010Sci1Tech1Engng1航空航天角度传感器动态精度和静态精度的关系张育王跃明吕娴娜刘银年(中国科学院上海技术物理研究所,上海200083)摘要速度和角速度都是难以测量的物理量,除在个别场合可以通过某些线性关系获得速度值外,绝大多数时候速度都是由位移相对时间微分或由加速度相对时间积分所获得。位置或角度传感器的精度越高,其微分所获得的速度就越准确,但是反过来却未必成立。基于感应同步
2、器的特点,讨论了其动态精度和静态精度的关系,并将结论推广到其它几种角度传感器上。对角速度敏感型系统的设计及角度传感器的选型具有很好的借鉴作用。关键词角度传感器感应同步器动态精度静态精度中图法分类号V44711;文献标志码A速度是人们在日常生活中非常常见的物理量,然而相对于(角)位移甚至(角)加速度,(角)速度1几种角度传感器静态误差分布是难以被测量的。除在个别场合通过某些线性关系可以从压强(如皮托管)、频率(如多普勒效应测伺服控制系统一般使用角度传感器来获取角速)、电流(通过测量磁通变化)或旋动角(如陀螺速度反馈,常用的角度传感器有感应同步器、旋转仪)等物理量获得速度值外,绝大多数时
3、候速度都变压器和编码器。是由位移相对时间微分或由加速度相对时间积分感应同步器是利用两个平面印刷绕组的互感所获得。我们知道位置或角度传感器的精度越高,随位置不同而变化的原理将线位移或角位移转换其微分所获得的速度就越准确,那么反过来如果需成电信号的一种装置。它将一个圆盘在360b内均要获得高精度的速度,是否也需要高精度的位置或分成多个对极,每个对极都相当于一个传感器,误角度传感器?这是一个在系统设计初期非常容易差被多个对极所均分。感应同步器的静态误差主[1]被忽略的问题。静态精度低了自然难以获得需要要是一次谐波和二次谐波的形式,其中一次谐波的速度精度,而静态精度过高则会在系统实现阶段误差
4、可以认为是由激磁电压对角度测量信号的串[2]耗费过多不必要的资源和精力。本文基于感应同扰产生的:步器的特点,讨论了其动态精度和静态精度的关ksin(Ht+U)$Ht1=arctanUksin(Ht+U)(1)系,并将结论推广到其它几种角度传感器上。对角1+kcos(Ht+U)速度敏感型系统的设计及角度传感器的选型具有式(1)中Ht为感应同步器转过的机械角,k为干扰很好的借鉴作用。信号的幅度,U为干扰信号的相位。而二次谐波误差则是感应同步器两相幅值不等、相位不正交引[3,4]起的:2010年5月12日收到中央、国家各部门项目(0529540200X)资助111$Ht2=-$Ud+$Ud
5、cos2Ht-$Usin2Ht(2)第一作者简介:张育,男,中国科学院上海技术物理研究所博士222研究生。研究方向:空间光电系统工程及自动化。E-mai:leduzhang式(2)中$Ud和$U分别为双相端相位正交误差和@mail1ustc1edu1cn。幅值偏差。24期张育,等:角度传感器动态精度和静态精度的关系5953旋转变压器可以看做是一个1对极的感应同步在一个信号周期内还可进行电气细分。器,因此它和感应同步器具有相同的工作原理和误差分布形式。为了提高信号的信噪比,旋转变压器2感应同步器动态误差分析采用了铁芯耦合的方式。编码器是一种通过光电转换或磁电转换将输鉴于感应同步器较为常
6、见,本文首先对感应同出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的步器的动态性能进行讨论,然后把结论推广到另外传感器。其中光电编码器是利用光电扫描的方式两种传感器中。[5]来获取角度值,当平行光穿过光栅时,在一定距与编码器相比,感应同步器具有两种独有的动离处形成明暗条纹,利用光电池将这些光强变化转态误差:第一种是由输出信号频率变化所产生的误[6,7]化成正弦电信号,从而提取出角度信息。典型的编差,第二种动态误差的来源是系统中使用的带[5][8]码器具有如图1和图2所示的误差分布。通滤波器。这几种误差都可以在一定程度上加以修正。而受工艺水平限制,静态误差不可能被无限抑制,由于静态误差的存在
7、,相当于在系统的输入端加入了一个干扰源,从而在伺服控制系统中引起电机速率的波动,这是任何角度传感器都会面临的问题。由于感应同步器的零位误差一般很小,静态误差主要是细分误差的一次谐波和二次谐波的形式,[3)9]而二次谐波误差可以在一定程度上获得补偿。这样,系统的误差分布我们可以近似看成是如下式图1编码器单圈内误差分布所示的一次谐波形式(事实上一次谐波和二次谐波误差具有相似的影响)。$U=$UmaxsinpHt(t)(3)式(3)中,p为感应同步器极对数,$U
