检测技术 教学课件 作者 卜云峰 主编 第十一章.ppt

11.3 感应同步器 11.3.2 信号处理方式 1.鉴相法 如果滑尺的正、余弦绕组中的激励电压不是前面简化假设 的“直流”情况，而是交流激励电压，则在定尺中的感应电动 势es和ec将不再是幅值Em恒定、与相对位移成正、余弦关 系，而是幅值交变的正、余弦关系。 实际应用时，在滑尺的正、余弦绕组上供给频率相同、相 位差?/2的交流激励电压，即 正弦绕组激磁电压 us=Umsin?t 余弦绕组激磁电压 uc=Umcos?t （10-20） 式中，Um—激磁电压幅值。 075511.3 感应同步器 由于定尺和滑尺都是平面绕圈，这种“线圈”又是由导体往 复曲折构成的“匝”，它并不是平面螺线，更不是柱形螺管， 所以感抗L是非常小的，可以略去L而只考虑其电阻R，于是 上列两激励电压在各自的线圈中产生的电流是 (10-21) 这种激励电流在定尺中所感应出的电动势分别为(e= ?kdi/dt) (10-22) 式中，ks和kc分别为正、余弦绕组与定尺绕组间的耦合系数 075511.3 感应同步器 定尺绕组中感应电动势为滑尺的正、余弦绕组共同产生 的，为 当ks=kc=k时，上式可以写成 (10-23) 上式表明定尺绕组中的感应电动势eo的相位是感应同步器 相对位置?角(或位置x)的函数，位移每经过一个节距W，感 应电动势eo则变化一个周期(2?)。检测eo的相位，就可以确 定感应同步器的相对位置。因此，这种方法称为鉴相法。 075511.3 感应同步器 2．鉴幅法 如果滑尺绕组的激励电压分别为 正弦绕组 us=Umcos?cos?t 余弦绕组 uc=Umsin?cos?t 则在定尺绕组中产生的感应电动势的总和为 eo= ec+es=kUmsin?tsin?cos??kUm sin?tcos?sin? = kUmsin(???)sin?t = Emsin(???)sin?t (10-24) 式(10-24)表明，激励电压的电相角?值与感应同步器的相对 位置?角有对应关系。调整激励电压的?值，使输出感应电动 势eo的幅值为零，此时，激励电压的?值就反映了感应同步 器的相对位置?。通过检测感应电动势的幅值来测量位置状 态或位移的方法称为鉴幅法。 075511.3 感应同步器 在这种情况下，利用专门的鉴幅电路，检查eo的幅值是否 等于零。若不等于零，则判断(???)0或是(???)0，通过对 ?的自动调整，使达到(???)=0。最后测出稳定后的?值，它 就是?值。由于? = ?=2?x／W，所以 (10-25) 这就是鉴幅法测位移x的原理。 若设在初始状态时?=?，则e=0。然后滑尺相对定尺存在 一位移?x，使? ?+??，则感应电动势增量为 （10-26） 由此可见，在位移增量?x较小时，感应电动势增量?e的幅 值与?x成正比，通过鉴别?e的幅值，就可以测出?x的大小. 075511.3 感应同步器 实际中设计了这样一个电路系统，每当位移?x超过一定 值(例如0.0lmm)，就使?e的幅值超过某一预先调定的门槛 电平，发出一个脉冲，并利用这个脉冲去自动改变激励电 压幅值，使新的?跟上新的?。这样继续下去，便把位移量 转换成数字量，从而实现了对位移的数字测量。 075511.3 感应同步器 11.3.3 直线式感应同步器的接长与定尺激励方式 标准型直线式感应同步器定尺的规定长度为250mm，单块 使用时有效长度为180mm左右。因此，当测量长度超过 180mm时，需要用两块以上的定尺接长使用。 定尺接长后输出电动势会减弱。这是因为接长后感应同步 器输出阻抗增大所造成的。为此，当测量长度超过一定值 时，需要对定尺采取串、并联组合的方法来改善信号条件。 ?3m以下的接长，采用定尺绕组串联接线方式； ?3m以上的大行程接长，往往采用分段串联后再并联的 接线方式。 定尺接长时，在接缝区因为磁路的变化将出现误差跳动的