水文地质学基础概念-王大纯版_考研专用

1、水文地质学基础概念王大纯版1、水文地质学（Hydrogeology）：研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。2、地下水水文学（Groundwater hydrogeology）：是主要研究地下水的形成和运动、地下水与河流、湖泊的相互补给、地下水资源的评价和开发利用的科学。3、水文地质学原理（Principles of hydrogeology）：又称为普通水文地质学，研究水文地质学的基础理论和基本概念的学科。4、地下水（Groundwater）： 广义是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义是指赋存于地下水水面以下饱和含水层中的水。5、饱和水汽含量（符号为M或E

2、）：是指某一温度下空气容纳的最大水汽量.M或E。随温度T升高而增大。6、水循环（Hydrologic cycle/ Water cycle）：是地球上或某一地区，内在太阳辐射和重力作用下，水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象。亦即地球上各个层圈系统内的水相互联系、相互转化的过程。包括水文循环和地质循环。7、水文循环（Hydrologic cycle）； 是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。大循环是指海洋和大陆之间的水分交换。小循环是指海洋内部或大陆内部的水分交换。8、天气（Weather）：是在一定地区一定时间内各种气象因素综合影响所决定的

3、大气物理状态。9、气候（Climate）： 是某一区域天气的平均状态。10、气象（Meteorology）：是大气中的冷、热、干、湿、风、云、雪、霜、雾、雷电、光等各种物理状态和现象的统称。11、气温（Air temperature）：即大气的温度。通常指的是离地面1.5米左右、处于通风防辐射条件下温度表读取的温度。12、气压（Air pressure）：是与大气接触的表面上，由于空气分子的碰撞在单位面积上所受到的力，亦即大气的质量施加在地表或地表物体上的压力。其值等于单位横截面上所承受的垂直空气柱的重量。气压的单位为毫巴或毫米汞柱。13、湿度（Humidity/moisture）：表示空气中

4、水汽含量或空气干湿程度的物理量，是大气中的水汽含量。有绝对温度、相对湿度、饱和差和露点等多种表示方法。14、绝对湿度（Absolute humidity）： 表示某一地区某一时刻中的水汽含量，即单位体积空气中所含水汽的质量。用重量表示时，符号记为m，一般用一立方米空气中所含水汽的克数表示，单位为g/m3; 用压力表示时，符号记为e，为空气中所含水汽分压，相当于水银柱高度的mm数或mba（1mba=102Pa），表示空气中水分的不饱和程度。15、相对湿度（Relative humidity）：大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比值，亦即绝对湿度与饱和水汽含量之比，数值上也等于实际水汽压与同温度

5、下饱和水汽压之比值，即r（%）=e/E100%=m/M100%式中，r为相对湿度，以百分数表示，表示实际水汽压，单位为毫米汞柱；E为饱和水汽压（同一温度下，水汽压的最大值）。16、饱和水汽含量（符号为M或E）（Saturated vapor pessure）：是指某一温度下空气容纳的最大水汽数量。17、降水（Precipitation）： 是空气中水汽含量达到饱和状态时超过饱和限度的水汽凝结并以液态或固态 形式降落到地面的现象。主要指从云中下降的液态或固态水，如雨（rainfall）、雪（snow）、冰雹（hailstone）等。以锋面雨最常见。常用雨量计观测，单位mm。18、降水量（Prec

6、ipitation）：是一定时段内，降落在平地上（假定无渗漏、蒸发、流失等）的降水所积成的水层厚度（如为固态降水则须折合成液态水计算），以mm数表示。19、蒸发（Evaporation）：是指常温下水由液态变为气态进入大气的过程，亦即温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的自由面逸出而变成气态的过程或现象。通常用蒸发皿观测，单位mm。20、水面蒸发：发生于河流、湖泊、水库等自由水面的蒸发。21、陆地蒸发（Transpiration）：发生于陆地表面的蒸发，包括土面蒸发和叶面蒸发。22、蒸发量（Evaporation）： 一定时段内从一定的表面积的水面或冰雪面上可能逸出的水汽量。通常所指的蒸发量实

7、际上是指水汽分子从蒸发而逸出的通量与水汽分子返回蒸发面的通量之差，即蒸发净逸出的水汽通量。气象上通常用所蒸发的水层厚度（mm）来表示蒸发量的大小。23、径流（Runoff）：是指降落地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。为水流的重要环节和水均衡的基本因素。分为地表径流和地下径流。24、水系：是指汇流于某一干流的全部河流所构成的地表径流系统 。25、分水岭（Divide）：分水线，是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。26、流域（Watershed /basin）：是一个水系的全部面积，亦即地表水、地下水的分水线所包围的集水区域。27、流量（Q）（Discharge）：是指单位时间内通过

8、河流（渠管）某一断面的水量（水体积）。常用单位为m3/s。计算公式Q=FV，F为过水断面面积，V为平均流速。28、径流总量（W）：是指某一时段T内通过河渠某一断面的总水量，常用单位为m3；计算公式W= QT，Q为通过过水断面的流量，T为时间段长度。29、径流模数（M）（Runoff modulus）：是单位流域面积F上平均产生的流量。常用单位为L/s.km2。计算公式M=Q103/F，F为流域面积，Q为平均流量。30、径流深度（Y）（Runoff depth）：是计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。常用单位为mm。计算公式Y= W10-3/F，F为过水断面

9、面积，W为总径流量。31、径流系数（a）（Runoff coefficient）：是同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。计算公式a =Y/X，Y为径流深度（mm），X为降水量（mm）。32、空隙（Void space）： 是指岩石中没有被固体颗粒占据的空间。岩石中孔隙、溶隙(洞)和裂隙的总称。33、孔隙（Pore / Pore space）： 是指组成松散岩石的物质颗粒或其集合体之间的空隙。其多少可用孔隙度表示。34、孔隙度（Porosity）：是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例，可用百分数和小数表示。n=Vn/V100%，其中n为孔隙度，Vn为孔隙体积，V为岩石总

10、体积。35、裂隙（Fissure）：是指固结的坚硬岩石（沉积岩、岩浆岩和变质岩）在各种应力作用下岩石破裂变形而产生的空隙，以裂隙率表示。36、裂隙率(Kr)（Fissure ratio）：是指岩石中裂隙体积（Vr）与包含裂隙体积在内的岩石体积（V）的比值，即Kr = Vr/V或Kr = Vr/V100%。也可用面裂隙率、线裂隙率表示。37、成岩裂隙（Diagenetic fissure）：是岩石在成岩过程中由于冷凝收缩（岩浆岩）或固结干缩（沉积岩）而产生的裂隙，如玄武岩中的柱状节理。38、构造裂隙（Structured fissure）：指岩石在构造变动中受力而产生的裂隙。其特点是具有方向性，

11、大小悬殊，分布不均匀。39、风化裂隙（Weathering fissure）：是指岩石在风化营力作用下发生破坏而产生的裂隙，主要分布地表附近。40、溶穴（溶隙）（Karst/solution cave）：是指可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀作用下所产生的空隙（空洞）。41、岩溶率（Kk）（Karst rate）：是指溶穴的体积（Vk）与包含溶穴在内的岩石体积（V）的比值，即即Kk = Vk/V或Kk = Vk/V100%。42、结合水（Bound water）：是指岩石空隙中受固相表面的引力大于分子自身重力的那部分水，具有抗剪强度。最接近固相表面的结合水为强结合水；其

12、外层为弱结合水，又称薄膜水，可被植被吸收。43、重力水（Gravity water）：是指岩石空隙中距离固体表面更远、重力对其影响大于固体表面对其吸引力、能在自身重力影响下运动的那部分水。重力水是水文地质研究的主要对象。44、毛细水（Capillary water）： 由于毛管力作用而保存于包气带内岩层空隙中的地下水。包括支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水。45、结构水（化合水）（Constitutional water，Chemical water ）：称为化学结合水，以H+和OH-离子的形式存在于矿物结晶格架某一位置上的水。46、结晶水（Crystallization water ）：是矿

13、物结晶构造中的水，以H2O分子形式存在于矿物结晶格架固定位置上的水。47、容水性：是指岩石容纳水的能力，衡量指标为容水度。48、容水度（Water capacity）：是指岩石完全饱和时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。用小数或%表示，一般小于或等于孔隙度。49、含水量（Water content/moisture）：是岩石空隙中所保留的水分的多少。重量含水量（Wg）与体积含水量（Wv）的关系： Wv = ?d?Wg，其中?d为岩石的干容重。50、重量含水量（Wg）：是松散岩石孔隙中所含水的重量（Gw）与干燥岩石重量（Gs）的比值，Wg=Gw/Gs或Wg=Gw/Gs100%。51、体积

14、含水量（Wv）：是岩石中所含水的体积（Vw）与包含孔隙在内的岩石体积（Vs）的比值，Wv=Vw/Vs或Wv=Vw/Vs100%。52、饱和含水量（Saturated water content）：是岩石孔隙充分饱水时的含水量。53、饱和差（土壤饱和差）（saturation deficit, soil moisture deficiency）：是土层或岩层的饱和含水量与实际含水量之差，亦即岩石的容水度与天然湿度之差。54、饱和度（Saturation degree）：是实际含水量与饱和含水量之比，亦即岩石孔隙中水的体积与孔隙体积之比，以百分数表示。反映岩石中孔隙的充水程度。55、给水性：是饱和

15、岩土在重力作用下能自由排出水的能力。用给水度表示。56、给水度（m）（Specific yield）：(1)是指地下水位下降一个单位深度、从地下水位延伸到地表面的单位面积岩石柱体在重力作用下所释放出来的水的体积。常用小数表示，无量纲。其大小与岩性、地层结构、空隙大小与性质、水位埋深（在毛细带内）及水位降速有关。m + Sr =n。(2) 是饱和介质在重力排水作用下可以给出的水体积与多孔介质体积之比。57、持水性：是饱和岩土在重力排水后，岩土依靠分子力和毛管力而在岩石空隙中能保持一定水分的能力。58、持水度（Sr）（Specific retention）：是指地下水位下降一个单位深度、单位水平面

16、积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水的体积。常用小数表示，无量纲。59、残留含水量（W0）：包气带充分重力释水而又未受到蒸发蒸腾消耗时的含水量，数值上相当于最大持水度，是岩石充分释水的结果。60、岩石的透水性（Permeability）：是指岩石允许水透过的能力。用渗透系数表征。61、岩石的毛细性（Capillarity）： (1)是指水通过岩土的毛细管受毛细作用向各方向运动的性能。(2) 是水在土壤空隙和岩石裂隙中受毛细管力的作用下而作垂直运动的性能。用毛细上升高度表示。62有效应力（Effective stress）：实际作用于砂层骨架上的应力，等于总应力减去孔隙水压力，Pz = P

17、 u。63、孔隙水（Pore water）：赋存并运移于松散岩层孔隙中的地下水。64、裂隙水（Fissure water）：赋存并运移于坚硬岩石裂隙中的地下水。65、岩溶水（Karst water）：又称喀斯特水，是指赋存并运移于岩溶化岩层中的水。岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。66、空隙网络（Void network）：是由岩石中的空隙按一定方式连接起来所构成的网络。67、包气带（Aeration zone/ Unsaturated zone）：是指地下水面以上至地表面之间与大气相通的含有气体的地带。68、毛细带（Capillary zone/fringe）：

18、是由于岩层毛细管力的作用在潜水面以上形成的一个与饱水带有直接水力联系的接近饱和的地带。69、饱水带（Saturated zone）： 是地下水面以下岩土空间全部或几乎全部被水充满的地带。70、含水层（Aquifer）： 是指能够透过并给出相当数量水的岩层，是饱含水的透水层。71、隔水层（Aquifuge / aquiclude ）：是指不能透过与给出水、或者透过与给出的水量微不足道的岩层，具有相对性。72、弱透水层（Aquitard）：是指透水性相当差、但在水头差作用下通过越流可交换较大水量的岩层。73、地下水的埋藏条件（Buried conditions of groundwater）：是指

19、含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的情况。74潜水（Phreatic water/ Unconfined water）：是指饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水含水层厚度是指从潜水面到隔水底板的距离。75、潜水面（Water table）：是指潜水的表面，为自由水面。76、潜水位：潜水面上任意一点的高程。77、潜水埋藏深度（水位埋深）（Depth to water table）：是指潜水面到地面的距离。78、上层滞水（Perched water）：是指包气带中存在的局部具有自由水面的重力水。性质基本同潜水。79、孔隙裂隙水（Pore-fissure water）：

20、是存在于孔隙、裂隙并存的岩层（石）中的地下水。一般指半胶结的碎屑岩。80、风化裂隙水（Weathering-fissure water）：是岩石风化裂隙带中的地下水。81、原生裂隙水（Original-fissure water）：是存在于岩石原生裂隙中的地下水。82、构造裂隙水（Structure-fissure water）： 是存在于岩石构造裂隙中的地下水。83、脉状裂隙水（Veined fissure water）：是存在于断裂破碎带和各种裂隙密集带中的地下水。84、裂隙岩溶水（Fissure karst water）：是存在于可溶性岩层的裂隙、溶孔(洞)中的地下水。85、潜水含水层厚

21、度（Thickness of water-table aquifer）：是指从潜水面到隔水底板的距离。86、承压水（Confined water）：是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水，具有承压性质。承压含水层上部的隔水层称为隔水顶板；承压含水层下部的隔水层称为隔水底板。隔水顶板、底板之间的距离为承压含水层的厚度。87、承压高度（Confining height of groundwater）：是指揭穿承压含水层的钻孔中承压水位到承压含水层顶面之间的距离，亦为作用于隔水顶板的以水柱高度表示的附加压强。88、测压水位：（Piezometric water level）：井孔中静止水

22、位的高程。89、自流区（Artesian zone）：是测压水位高于地表面的范围，又称为承压水的自溢区。90、自流水（Artesian water）： 是承压水位高于当地地面能自行喷出或溢出地表的地下水。91、承压含水层的贮水系数（Storage coefficient of confined aquifer）： 是指承压水测压水位下降或上升一个单位深度时单位水平面积含水层所释放或储存的水的体积。所释放出的水来自含水层中水的体积的膨胀和含水介质的压缩。92、隔水底板（Lower confining bed）：是含水层底部的隔水层93、隔水顶板（Upper confining bed）：是承压含

23、水层上部的隔水层。94、承压含水层的厚度（Thickness of confined aquifer）：为承压含水层隔水顶板、底板之间的距离。95、水位线图：将某一潜水含水层的水位或承压含水层测压水位相等的各点连线所得到的图形。永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式2008-11-07来源：internet浏览：504 主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时

24、，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐。下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。增量式编码器的相位对齐方式 在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转

25、子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编

26、码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。 上述验证方法，也可以用作对齐方法。 需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零

27、点直接对齐，为达到此目的，可以： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。 绝对式编码

28、器的相位对齐方式 绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察最高计数位信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后

29、，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，则对齐有效。 这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行协议，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下： 1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳； 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 3.用伺服驱动器读取绝对编码器的

30、单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中； 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法。这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无

31、需调整编码器和电机轴之间的角度关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺性好。 如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，则对齐方法会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，则可以考虑： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.经过上述调整，使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对

32、位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，则对齐有效。 如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定。这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。 个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向用户开放，以便用户自行安装编码器，并完成电机电角度的相位整定。 正余弦编码器的相位对齐方式 普通的正余弦编码器具

33、备一对正交的sin，cos 1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等；以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个；这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每

34、转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见；此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。 采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的

35、定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这种验证方法，也可以用作对齐方法。 此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的

36、中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题。 如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.利用伺服驱

37、动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息； 3.调整旋变轴与电机轴的相对位置； 4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。 此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果： 1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 如果利用驱动器内部的EEPRO

38、M等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下： 1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳； 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中； 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由编

39、码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、正余弦编码器、或者驱动器，都需要重新进行初始安装相位的对齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。 旋转变压器的相位对齐方式 旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热，耐振。耐冲

40、击，耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极（单速）的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统，应用也最为广泛，因而在此仅以单速旋变为讨论对象，多速旋变与伺服电机配套，个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数，一便于电机度的对应和极对数分解。 旋变的信号引线一般为6根，分为3组，分别对应一个激励线圈，和2个正交的感应线圈，激励线圈接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据旋变转定子的相互角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。旋变SIN和COS输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是sint，转定子之间的角度为

41、，则SIN信号为sintsin，则COS信号为sintcos，根据SIN，COS信号和原始的激励信号，通过必要的检测电路，就可以获得较高分辨率的位置检测结果，目前商用旋变系统的检测分辨率可以达到每圈2的12次方，即4096，而科学研究和航空航天系统甚至可以达到2的20次方以上，不过体积和成本也都非常可观。 商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出； 2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出； 3.依据操作的方便程度，调整电机轴上的旋变转子与电机轴的相对位置，或者旋变定子与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一

42、边观察旋变SIN信号的包络，一直调整到信号包络的幅值完全归零，锁定旋变； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，信号包络的幅值过零点都能准确复现，则对齐有效 。 撤掉直流电源，进行对齐验证： 1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这个验证方法，也可以用作对齐方法。 此时SIN信号包络的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组

43、引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察旋变的SIN信号包络的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使这2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 需要指出的是，在上述操作中需有效区分旋变的SIN包络信号中的正半周和负半周。由于SIN信号是以转定子之间的角度为的sin值对激励信号的调制结果，因而与sin的正半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号同相，而与sin的负半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号反相，据此可以区别和判断旋变输出的SIN包络信号波形中的正半周和负半周。对齐时，需要取sin由负半周向正半周过渡点对应的SIN包络信号的过零点，如果取反了，或者未加准确判断的话，对齐后的电角度有可能错位180度，从而造成速度外环进入正反馈。如果可接入旋变的伺服驱动器能够为用户提供从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息，则