传感器与检测技术第十二讲1.ppt

感应同步器 感应同步器制作工艺感应同步器特点直线式感应同步器的结构和测量原理简介旋转式感应同步器感应同步器的信号处理应用 简介 感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理组成的 可用来测量直线或转角位移 分类 根据用途的不同可分成两大类 直线式同步器 旋转式同步器 长感应同步器由定尺和滑尺组成 圆感应同步器由转子和定子组成 长感应同步器 圆感应同步器 制作工艺 这两类感应同步器是采用同一的工艺方法制造的 首先用绝缘粘贴剂把铜箔粘牢在金属 或玻璃 基板上 然后按设计要求腐蚀成不同曲折形状的平面绕组 特点 具有较高的精度与分辨力 抗干扰能力强 使用寿命长 维护简单 可以作长距离位移测量 工艺性好 成本较低 便于复制和成批生产 直线式感应同步器的结构和测量原理 一 结构 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成 定尺和滑尺上的绕组分布是不相同的 二 工作原理 安装时 定尺和滑尺的平面绕组面对面地放置 并使它们之间有一定间隙 定尺固定不动 滑尺相对定尺移动 一根导线通以电流后 在导线的周围要产生磁场 如果把通电导线做成矩形式的连续绕组 当电流从左端流入时 各单元导线 或导片 的周围空间都形成封闭磁力线 相邻两根单元导线的电流方向相反 故在1 2区间产生的磁力线方向一致 B1和B2合成后使1 2区间形成一个近似均匀磁场 以此类推 各相邻空间磁力线方向相反 当输入电流方向改变时 则磁力线方向也全部改变 从而就形成一个交变磁场 用同样的方法 在长的钢基板上制成相同线距的平面感应绕组 即定尺 在短的钢基板上制成平面的正弦和余弦激励磁绕组 即滑尺 然后把感应绕组与激励磁绕组面对面地安装在一起 间隙为0 25mm 即构成了直线式感应同步器 当滑尺绕组上通以交变电流时 在导线的周围要产生磁场 所产生的交变磁场完全通过定尺绕组 定尺绕组上一定会产生感应电动势 而且定尺绕组两端的电动势是各单元导线感应电动势的总和 假定滑尺上只有一个绕组 说明感应同步器的感应电势与滑尺和定尺相对位置之间的关系 当滑尺与定尺处于重叠位置A点时 定尺得到的感应电动势为最大值即为峰值 当滑尺由重叠位置A向右移动到B点位置时 定尺上的感应电动势由最大值逐渐下降为零 当滑尺移动到B点时 定尺上的感应电动势为零 当滑尺继续向右移动到C点位置时 正好与A点位置相距为定尺节距的1 2 定尺上产生的感应电动势和在A点位置时一样大小 但其方向相反 若滑尺继续向右移动到D点位置时 则定尺上的感应电动势又从负值的峰值回到零 滑尺再移动到E点位置时 定尺上产生的感应电动势正好与A点位置相同 所加励磁电压为1 2V 过大的励磁电压将引起过大的励磁电流 导致升温过高 而使其工作不稳定 直线式感应同步器 按其使用的精度 测量范围和安装条件的不同 标准型 窄型 带型 标准型 带型 旋转式感应同步器 旋转式感应同步器又称圆盘形感应同步器 把感应同步器做成两个具有相对转动的圆盘形状 其固定的圆盘称为定子 而转动的圆盘叫做转子 当转子绕转轴旋转时 转子的激励电压耦合到定子上 定子将与转角有关的感应电动势输出 圆盘形感应同步器的直径大致有300mm 175mm 75mm和50mm等四种 其径向导体数 也称为极数 有360 720和1080等几种 感应同步器的信号处理 从励磁方式来说 可以分为两大类 一是以滑尺励磁 由定尺输出感应电动势信号 二是以定尺励磁 由滑尺输出感应电动势信号 目前在实际应用中多数是采用前一种方式励磁的 从信号处理方式来说 可分为鉴相方式和鉴幅方式两种 它们的特征是用输出感应电动势的相位或幅值来进行处理 鉴相法 在滑尺的正弦 余弦绕组上供给频率相同 相位差为90 的交流电压励磁即 正弦绕组励磁电压 余弦绕组励磁电压 励磁电压幅值 正 余弦绕组空间位置相差W 两个励磁绕组分别在定尺绕组上感应出电动势 其值分别为 按叠加原理求得定尺总感应电动势为 令 得 鉴相式感应同步器测量系统方框图 鉴幅法 加到滑尺两相绕组交流励磁电压为正弦信号 它们分别在定尺绕组上感应出电动势为 定尺的总感应电动势为 采用函数变压器使励磁电压幅值为 式 d中的为励磁电压的电相角 则总感应电动势可写成 该式把感应同步器定尺滑尺间的相对位移角 与励磁电压的电相角 d联系了起来 设在原始状态时 d则e 0 滑尺相对定尺有一位移 时 则感应电动势增量为 实际中设计了一个这样的电路系统 每当位移 超过一定值 例如0 01mm 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地改变励磁电压幅值Us和Uc 使新的相位角 d跟上新的定尺和滑尺的相对位移角 这样便把位移量转换成数字量 从而实现了对位移的数字显示 鉴幅式感应同步器测量系统方框图 感