感应同步器的组成和原理

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1、感应同步器的组成和原理2009年10月22日 感应同步器分为直线型和旋转型两大类，直线型由定子和滑尺组成，用于检测直线位移，旋转型由定子和转子组成，用于检测旋转角度。本节仅介绍直线型感应同步器的组成和原理： 如图315所示，直线型感应同步器由定尺和滑尺组成。其定尺是单向均匀感应绕组，绕组节距2τ通常为2mm。滑尺上有两组励磁绕组，一组称为正弦绕组，另一组为余弦绕组，两个绕组的节距与定子相同，在空间上相互错开1／4节距，于是两个励磁绕组之间相差90°电角度。滑尺安装在被测的移动部件上，滑尺与定尺相互

2、平行，并保持一定的距离，约0.2~0.3mm向滑尺通以交流励磁电压，在滑尺中产生勋磁电流，绕组周围便产生按正弦规律变化的磁场。由电磁感应在定尺绕组上产生感应电压，当滑尺和定尺间产生相对位移时，由于电磁磁耦合强度的变化，就使定尺上的感应电压随位移的变化而变化。一、感应同步器种类和特点 l感应同步器的种类 感应同步器有测量长度用的直线式和测量旋转角度用的旋转式两种。下面着重介绍直线式．． (1)标准式：是直线式中精度最高的一种，使用最广，在数控系统和数显装置中大量应用：常用型号为GZD一1和GZH一1

3、型。 (2)窄长式：其定尺的宽度比标准式窄，用于精度较低或机床上安装位置窄小且安装面难以加工的情况。   (3)三重式：它的滑尺和定尺上均有粗、中、细：套绕组．定尺上粗中绕组相对位移垂直方向倾斜不同角度，细绕组和标准式的一样。滑尺上的粗、中、细三套绕组组成：个独立的电气通道，粗、中、细的极距分别是4000、100和2mm三通道同时使用即可组成一套绝对坐标测量系统，测量范围为0．002～2000mm在此测量范围内测量系统只有一个绝对零点。单块定尺的长度有200和300mm两种，它特别适用于大型机床、

4、。   (4)带子式：它的定尺绕组是印制在I.8m长的不锈钢带上，其两端固定在机床床身上(一端用弹性固定)滑尺像计算尺的游框那样跨在带状定尺上，可以简化安装，减少安装面，而且能使定尺随机床床身热变形而变形。   (5)感应组件：是将标准式的定、滑尺封装在匣里的感应组件(定尺经调整接长而成组合式定尺)，而且将励磁变压器和前置放大器也装在里面，便于安装与使用。   2感应同步器的特点   (1)精度高：感应同步器的极对数多，平均效应所产牛的测量精度要比制造精度高，且输出信号是由滑尺和定尺之间相对移动产

5、生的中间无机械转换环节，所以测量结果只受本身精度的影响。   (2)测量长度不受限制：当测量长度大于250ram时，可以采用多块定尺接长，相邻定尺间隔呵用块规或激光测长仪进行调整，使总长度上的累积误差不大于单块定尺的最火偏差。   (3)对环境的适应性较强：因为感应同步器金属基板和床身铸铁的热胀系数相近，当温度变化时还能获得较高的重复精度．另外它是利用电磁感应产生信号．对尺面防护要求较低。   使用时还需要注意下列影响。   1。同步回路阻抗不对称列同步精度的影响(如励磁变压器的阻抗和同步器的正弦

6、、余弦阻抗)。   2)励磁电压对称性和失真度对精度的影响：   对鉴相系统而言，所谓励磁电压的对称是指励磁电流幅值相等，相位差为90°；对鉴幅系统而言，其列称性是指Umcosθ和Umsinθ的精确性，调整系统时要加以注意．   感应旧步器对励磁电流的失真度要求比较高，一般在1％以下，若在2％以上，则感应同步器输出电动势失真就显得很严重，影响测量精度。   3)感应同步器感应电动势低，阻抗低，所以对抗干扰问题必须引起重视加强屏蔽。   感应同步器与旋转变压器的工作方式相似，根据滑尺中励磁绕组供电方

7、式同，感应同步器可分为相位工作方式和幅值工作方式。二、相位工作方式   给滑尺正弦绕组和余弦绕组通以同频、同幅而相位差为π／2的交流励磁电压即 当滑尺移动x距离时，ua定尺绕组中感应出的电压为kUscosθm,Uc感应出的电压为KUccos(θm+π／2)=-KUcsinm。二个励磁电压在定尺绕组中感应的合成电压，电线性叠加得出式中，K为定尺与滑尺间的电磁耦合系数；um为励磁电压幅值；2τ为节距；x为滑尺移动距离；θm为与机械空间位移相对应的机械角，即与之对应的时间电气相角。   由此可见，定尺的

8、感应电压相位与滑尺的机械位移量间有严格的对应关系。只要能检出定尺绕组中的感应电压的相位移角，就能够测得所要知道的机械位移量。三幅值工作方式   给滑尺的正、余弦绕组分别通以同相位、同频率，但幅值不同得励磁电压，即其中，幅值Usm、Ucm分别为式中，θ1为励磁电压的给定相位角。 当滑尺移动时，定尺上的感应电压为 令△θ=θ1－θm，上式可以写成且则△θ很小时，有此时，定尺的感应电压ud实际上是一个微量的误差电压，记为ue，并且误差电压的幅值与滑尺的位移增量△x成正比。这样，通过测量U