感应同步器

滑尺上有两个分段绕组：正
弦绕组（S绕组）和余弦绕组
（C绕组）。取图示位置为x坐
标原点。
a)
当在S绕组上通正弦励磁电
压，设uS=USsinωt，则动尺移动
x时，定尺输出感应电势为： b)
es k Uscos(2πx)cos t
T
e x
us
uc
a) 定尺 b) 滑尺
若给C绕组通以励磁电压，即励磁电压为uc=UC sinωt，则定尺绕 组上有感应电动势：：
2 x sin t
T
ec
K vU m
sin
2 x
T
cos t
根据叠加原理，定尺上总的感应电动势为:
e
es
ec
KvUm (cos
2 x
T
sin t
sin
2 x
T
cos t )
KvUm sin(t x )
式中:θx=2πx/T为定、滑尺间的相对位移角。
从上式可以看出，感应电动势e 的大小与θx有关，而 且感应电动势的相位角θx 恰好是定、滑尺间的相对位移 角，所以当θx 变化时，感应电动势e 即随着变化。这就是 鉴相型系统的理论依据。
传感器技术及应用
感应同步器
感应同步器可用来测量直线位移（长感应同步器/直 线式感应同步器）或转角位移（圆感应同步器/旋转式感 应同步器）。
➢结构及组成 a、组成： 长感应同步器：由定尺和滑尺组成，图3.29 。 圆感应同步器：由转子和定子组成，附图3.28。 两者制造工艺相同----在金属（或玻璃）基板上，粘
①具有较高的精度与分辨力； ②抗干扰能力强； ③使用寿命长，维护简单； ④可作长距离位移测量； ⑤制造工艺性好，可成批生产，成本较低。
1.1 工作原理
感应同步器是应用电磁感应原理来测量直线位移或角位移的一 种传感器。它具有两个平面形的矩形绕组，相当于变压器的初级和 次级绕组，通过两个绕组的互感变化来测量其相对位移。
传感器技术及应用
根据叠加原理，定尺上的总感应电动势为：
e es ec KvUm cos t(sind cosx cosd sin x )
KvUm cos t sin(d x )
其中：θd为电相角，
x
2
x T
上式说明总感应电动势是一个频率ω不变，幅值随位移x变化的信号，
即输出为调幅信号。
(2)细分原理
2．鉴相型系统
ec k UCsin( 2 x )cos t
T
其中：k----比例常数，与绕组间的互感系数有关； kω----常称电磁耦合系数；记为Kv=kω; T----绕组节距，T=2b； x----励磁绕组与感应绕组之间的相对位移。
感应同步器可以看做一个耦合系数随相对位移变化的变压器，其 输出电动势与位移 x 具有正弦、余弦的关系。利用电路对感应电动势 进行适当的处理，就可以把被测位移显示出来。
保持平行放置，间距保持在（0.25±0.05）mm范围内。工 作时，其中一绕组通以励磁电压，在另一绕组上就产生电压e， 再通过信号的检测处理，便可检测位移。
典型应用：直线感应同步器定尺安装在机床床身上，短尺安 装于移动部件上。
➢感应同步器的特点
适应于大位移、高精度测量，广泛应用数控机床、三坐 标测量仪中。其优点：
上铜箔，然后腐蚀成图示平面绕组。用此工艺制成的“绕 组”，习惯称印制电路绕组。
图3.29 长感应同步器
cos sinΒιβλιοθήκη sin cossin
cos
cos
sin
a) 定尺
b) 转子
b、结构： 定尺、转子是连续绕组。定尺的长度比滑尺长。标准感应同
步器定尺长250mm/400 mm，滑尺长100mm，节距为2mm。 滑尺、定子是分段绕组，两组布置成间距为（n+1/4）W，故常 称正、余弦绕组。其中n为整数， W为定尺间距----称绕组节距， 是衡量感应同步器精度的主要参数。 c、安装使用：
有鉴幅方式和鉴相方式两种。它们的特征是用输出感应电动 势的幅值或相位来进行处理。
下面以长感应同步器为例进行说明。
1．鉴幅型系统
鉴幅型系统是根据感应电动势的幅值变化来测量位移量的一种 工作方式。
(1)调幅信号的形成
加在滑尺正、余弦绕组上的激磁信号是：同频、同相，幅值不 同但可控的交变电压：
us Um sind sin t uc Um cosd sin t
1.2 输出信号的测量
由感应同步器组成的检测系统，可以采取不同的励磁方式，并 可对输出信号采取不同的处理方式。
1）励磁方式：分为两类：
①滑尺（或定子）励磁，由定尺（或转子）获得感应电动势； ②定尺（或转子）励磁，由滑尺（或定子）取出感应电动势。 目前在实用中多数用前一类励磁方式。
2）输出信号处理方式
鉴相方式是根据感应电动势的相位来测量位移量的一种工作方式。 工作时在滑尺的正弦、余弦绕组上供给频率相同、振幅相等、但相位相 差900的正弦电压作为励磁源。励磁电压分别为：
正弦绕组： 余弦绕组：
us Um cost uc U m sin t
由前述可知，这时定尺上的感应电动势相应为
es
K vU m
cos