汽车检测误差及数据处理

1、武汉市第一轻工业学校教师教案首页课程名称： 汽车检测技术 第 周次 授课时间： 年 月 日授课班级学 时2课 程 类 型理实一体课题或章节题目汽车检测误差及数据处理教学目标1认知目标：通过学习，使学生了解检测系统的基本组成、测量误差及检测数据的 处理、仪表精度等级及选择原则、检测设备的使用维护与故障处理。2能力目标：能够初步的了解检测系统的组成，能够合理选择仪表并对检测结果进行正确处理，能够正确使用检测设备并进行维护。3情感目标：培养学生学习兴趣，激发学生学习积极性；通过观看影像视频资料、实际动手操作，感受工作带来的乐趣，以及学习知识的喜悦。教学要求（1）了解汽车检测系统的基本组成。（2）掌握

2、测量误差的产生原因及检测数据处理方法。（3）掌握仪表精度等级的选择原则。（4）掌握检测设备的使用及其维护方法。教学重点检测数据的处理方法、仪表精度等级的选择、检测设备的使用及维护教学难点检测数据的处理方法、仪表精度等级的选择、检测设备的使用及维护教学方法启发、讨论教学手段教具行为导向法、练习法、激励教学法、案例教学法和多媒体教学法、挂图主要教学内容及步骤时间分配（分钟）1.组织教学，整顿纪律，点名；教学导入2. 汽车检测系统的基本组成3. 测量误差和精度4. 有效数字运算规则5.总结归纳6.课堂提问解答并布置作业10分钟15分钟30分钟10分钟5分钟5分钟板书设计一、汽车检测系统的基本组成 1

3、. 传感器 2. 变换及测量装置 3. 记录与显示装置 4. 数据处理装置二、误差的基本知识1. 测定值的准确度与精密度2. 误差产生的原因3. 提高分析结果准确度的方法 三、有效数字及其运算规则 四、总结讨论思考题作业教学后记教学过程教 学 内 容旁注组织 教学，整顿 纪律，点名讲授新课【组织教学】1清点学生人数，登记考勤；2、说明本节教学目标和学习方式、布置学生学习任务【导入新课】在汽车检测诊断作业中，为了获得诊断参数测量值，检测人员要选择合适的 测量仪表、仪器或设备，组成检测系统，在一定的测量条件和测量方法下，对汽车进行检测、分析和判断。你所知道的检测系统或设备有哪些呢？试说出一两种。学

4、生活动：思考、讨论，代表发言教师点评： 传统的人工检测方法借助简单工具，用眼看、耳听、手摸和鼻闻等手段，边检查、 边试验、边分析，进而对汽车技术状况做出判断。这种诊断方法不需要专用仪器设备，可随时随地进行和投资少、见效快。但是随着电子技术在汽车上的大量应用，这种诊断方法存在诊断速度慢、准确性差、不能进行定量分析，同时需要诊断人员有较丰富的经验。在汽车诊断与检测技术作业中，为了获得诊断参数测量值，检测人员要选择规定的测量仪表、仪器或设备（这三者往往统称为检测设备）组成检测系统，在一定的测量条件、测量方法下，对汽车进行检测、分析和判断。 检测系统的基本组成、智能化检测系统、测量误差和精度、检测设备

5、的使用维护与故障处理、汽车维修企业和汽车检测站应配备的检测设备等方面的知识，是汽车诊断与检测技术从业人员应掌握的基本知识。 【教学过程】一、 检测系统的基本组成 一个由一般仪表、仪器构成的检测系统，通常是由传感器、变换及测量装置、记录与显示装置、数据处理装置等组成。 被测量传感器变换及测量装置记录及显示装置数据处理装置电源检测系统的基本组成1.传感器 这是一种能够把被测非电量（物理量、化学量、生物量等）的信息转换成与之有确定对应关系的电信号输出的器件或装置。 传感器是获取信息的手段，在整个检测系统中占有重要地位。由于传感器处于检测系统的输入端，所以其性能直接影响到检测系统的工作可靠性和测量精度

6、。也有将传感器称为变送器、发送器或检测头的，在生物医学及超声检测仪器中，常被称为换能器。汽车检测设备使用的传感器，如果按测量性质分类，可以将传感器分为机械量传感器（如位移传感器、力传感器、速度传感器、加速度传感器等）、热工量传感器（如温度传感器等）、化学量传感器和生物量传感器等类型；如果按输出量的性质分类，可以将传感器分为参量型传感器（输出的是电阻、电感、电容等无源电参量，如电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器等）和发电型传感器（输出的是电压和电流信号，如热电偶传感器、光电传感器、磁电传感器、压电传感器）等。2.变换及测量装置 这是一种将传感器送来的电信号变换成易于测量的电压或电流信号的装

7、置。这类装置通常包括电桥电路、调制电路、解调电路、阻抗匹配电路、放大电路、运算电路等，能对传感器信号进行放大，对电路进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等处理工作，是检测系统里比较复杂的部分。3.记录与显示装置 这是一种将变换及测量装置送来的电信号进行记录和显示，使检测人员了解测量值的大小和变化过程的装置。记录与显示装置的显示方式一般有模拟显示、数字显示和图象显示三种。模拟显示一般是利用指针式仪表指示被测量的大小，应用广泛。其优点是结构简单、价格低廉、读数方便和直观，缺点是易造成读数误差。数字显示是直接以十进制数字形式指示被测量的大小，应用愈来愈广泛。常用的自动记录仪有光线示波器、电子示波器、

8、笔式记录仪和磁带记录仪等。 其中，光线示波器具有记录和显示两种功能，电子示波器只具有显示功能，磁带记录器只具有记录功能。4.数据处理装置 这是一种用来对检测结果（数据或曲线）进行分析、运算、处理的装置。例如，对大量测量数据进行数理统计分析，对曲线进行拟合，对动态测试结果进行频谱分析、幅值谱分析和能量谱分析等。学生活动：思考、讨论，代表提问、发言 教师活动：列举生活实例帮助学生理解。 二、误差的基本知识 在定量分析的过程中，由于受到所采用的分析方法、仪器和试剂，工作环境和分析者自身等主客观因素的制约，所得的结果与待测组分的真实含量不可能完全相符，它们之间的差值就称为误差。即使同一分析者在相同的条

9、件下，对同一试样进行多次测定，其结果也不等同。因此，在分析过程中误差是客观存在且不可避免的，它可能出现在测定过程的每一步中。从而影响分析结果的准确性。1. 测定值的准确度与精密度（1）准确度与误差真值是试样中某组分客观存在的真实含量，测定值x与真值T相接近的程度称为准确度。测定值与真值愈接近，其误差越小，测定结果的准确度越高。因此误差的大小是衡量准确度高低的标志 由一般仪表、仪器构成的检测系统，其指示装置大多为指针式。这种检测系统的最大缺点是指示精度低、分辨率差和使用寿命低，将逐渐被智能化检测系统所代替。 智能化检测系统，一般是指以微机（单板机、单片机或PC机）为基础而设计制造出来的一种新型检

10、测系统。由于由微机控制整个检测系统，因而使检测系统的结构和功能发生了根本性的变化。 1智能化检测系统的特点 智能检测系统与一般检测系统相比有如下一些特点： 1）自动零位校准和自动精度校准 为了消除由于环境条件的变化（例如温度），使放大器的增益发生变化所造成的仪器零点漂移，智能检测系统设置有自动零位校准功能，采用程序控制的方法，在输入接地的情况下，将漂移电压存入随机存储器RAM中，经过运算即可从测量值中消除零位偏差。2）自动量程切换 智能检测系统中的量程切换一般也是通过软件实现的。编制软件是采用逐级比较的方法，从大到小（从高量程到低量程）自动进行。软件一旦判定被测参数所属量程，程序即自动完成量程

11、切换。三、测量误差和精度（约10分钟） 1测量误差 测量误差主要来源于系统误差、环境误差、方法误差和人员误差等。不同的分类方法，可以将测量误差分出不同的类型。 如果按测量误差的表示方法分类，可以分为绝对误差和相对误差两类； 如果按测量误差出现的规律分类，可以分为系统误差、 随机误差和过失误差三类； 如果按测量误差的状态分类，可以分为静态误差和动态误差两类。 将绝对误差、相对误差、系统误差、随机误差介绍如下。 1）绝对误差和相对误差 （1）绝对误差是指测量值与被测量真值之间的差值，如下式所列式中：绝对误差； X测量值； X0被测量真值。 绝对误差有正、负符号和单位。的单位与被测量的单位相同。 2

12、）系统误差与随机误差 （1）系统误差是指在同一测量条件下多次测量同一量时，测量误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差，称为系统误差。系统误差是有规律可循的，其产生的原因往往是可知的。因此，掌握其变化规律和查明产生的原因，采取一定的预防措施或对测量值进行修正，能够减少或消除对检测结果的影响。2精度 随机误差的大小表明测量结果的分散性。通常，用精密度表示随机误差的大小。当随机误差大、测量值分散时，表明精密度低；反之，表明精密度高。精密度高时，测量的重复性好。系统误差小时，测量结果的正确度高；反之，正确度低。精确度是测量的精密度和正确度的综合反映。精确度高的测量，意味着系统误差和随机误差都小

13、。精确度有时简称为精度。四、检测设备的使用维护与故障处理 汽车检测设备，既有一般检测系统，也有智能检测系统，而且智能检测系统的使用愈来愈广泛。为了使检测设备保持良好的技术状况，必须做好日常的使用、维护和故障处理等工作。 1使用与维护 （1）检测设备的使用环境，如温度、湿度、灰尘、振动等必须符合其使用说明书的规定，否则应采取必要的措施。 （2）指针式检测设备在使用前应检查指针是否在机械零点位置上，否则应调整。 （3）如需预热，检测设备使用前应预热至规定时间。 （4）应按使用说明书规定的方法对检测设备进行校准和调整，符合要求后才能投入使用。 （5）电源开关不宜频繁开启和关闭。 （6）检测设备的电源

14、电压应在额定值5%范围内。 （7）严格防止高压电窜入控制线和信号线内，且控制线、信号线不宜过长。 （8）检测设备使用完毕应及时关闭电源，有降温要求的应使机内风扇继续工作数分钟，直至温度降至符合要求为止。 （9）要经常检视检测设备传感器的外部状况，如有破损、松动、位移、积尘和受潮等现象，应及时处理。 （10）检测设备积尘，可定期用毛刷、吸尘器等清除，严禁用有机溶剂和湿布等擦拭内部元件。2智能检测设备的故障处理 1）检测设备不工作，面板指示灯全灭 （1）检查电源是否接通，熔丝是否烧断； （2）检查整流管、调整管等是否短路或损坏； （3）检查电解电容器和外部控制引线状况，此两处往往是故障多发点。 2

15、）检测设备显示值偏离实际值较多 （1）检查传感器工作是否正常，其输出电压是否符合要求； （2）检查电路板的放大器工作是否正常； （3）检查A/D转换器参考电压是否正常。 3）检测设备显示值不变 （1）检查传感器、放大器的工作是否正常； （2）检查电路板上的集成块（A/D转换芯片、显示驱动芯片、微处理器等）是否损坏。 4）检测设备误动作或误发数 （1）检查是否有外部干扰源； （2）检查电源滤波、机壳接地、输入信号屏蔽等措施是否完善。5）检测设备发送数据误码较多 （1）检查通讯插座接触情况，若不良应紧固； （2）在满足通讯速率的情况下，尽可能降低传送波频率。 除以上外，还应经常检查检测设备中继电器

16、、电解电容器、电位器、接插件和按键等一些经常易损坏的器件，若工作不良要及时修理或更换，以减少故障发生。 平时生活中见过哪些电池？ 学生活动：回忆生活中见过的电池，讨论并回答教师点评：电池的类型及应用电池类型应用原电池（一次电池）锌-二氧化锰电池，常见的干电池、纽扣电池蓄电池（二次电池）铅-二氧化铅电池，用于汽车上储备电池锌-二氧化铅电池连续电池（燃料电池）氢-空气电池1、 蓄电池的分类（P30） 车辆举例 蓄电池的结构类型 蓄电池的分类 叉车 电动蓄电池 铲车 启动型蓄电池 拖拉机 固定型蓄电池 镍碱蓄电池 摩托车 牵引型蓄电池 客车机动 铁路型蓄电池 铅酸蓄电池 电厂 蓄电池的分类示意图 类

17、 型 优 点 缺 点适 用 车 辆铅酸蓄电池结构简单；价格便宜；内阻小；电压稳定；可以短时间供给起动机强大的起动电流比容量小；使用寿命相对较短一般车辆镍碱蓄电池容量大；使用寿命长；维护简单；能承受大电流放电而不易损坏活性物质导电性差；价格较高使用时间长、可靠性高的车辆如：铁路车辆的照明、信号等电动车蓄电池比容量大；无污染；充、放电性能好；使用寿命长结构复杂；成本高电动汽车 电动车蓄电池分为：纯电动、混合动力、燃料电池汽车 选购电动车时：1.看品牌 2.看价格（中高档价位） 3.电动车的钢材质量（钢材厚度大的质量较好） 4.看做工（金属之间的缝合处） 5.电动车不用电动时阻力较小 铅蓄电池又可以

18、分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。类 型 特 点普通铅蓄电池新蓄电池的极板不带电，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电的时间较长，使用中需要定期维护。干荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置2030min即可使用，使用中需要定期维护。湿荷电铅蓄电池新蓄电池的极板处于已充电状态，蓄电池内部带有少量电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置2030min即可使用，使用中需要定期维护。免维护蓄电池使用中不需维护，可用34年不需补加蒸馏水，极桩腐蚀极少，自放电少

19、。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。 将电能转换成其它能量的设备 电灯：电能转换成光 电炉：电能转换成热 电动机：电能转换成机械能（2） 控制开关、导线控制电流的导通和断开讲述P2表1-1 部分常用电气图用实物图形符号补充：（1）“ ”强调是公共参考点符号。 （2）各种接线端子“ ”和接插件“ ”调整学生情绪，调动学习积极性，培养学生养成良好习惯提问法讨论法巩固已学知识，拓展知识面，加强对旧知识的应用，并由旧知导入新课，给学生设置悬念图示表示 直观拓展学生日常知识和

20、生活常识联系，激发学生学习兴趣教学过程教 学 内 容旁注2、电路的工作状态P3 表1-2ESDSEDabSED 通路 断路 短路 (a) (b) (c) 3、分析电路常用的几个物理量P3 表1-3(1)电压 概念：电场力将电荷Q从A点移到B所做的功Wab，则。 符号：Uab称两点间的电压。a) 单位：KV、V、mv、V 其中：1KV=103V、1mV=10-3V、1=10-6Vb) 公式：或URU+c) 方向： 箭头的方向是电压降的方向I 电流流进的端称为正端，电流流出的端称为负端。电压的测量 交、直流电压，分别用交流电压表和直流电压表测量。 电压表必须并联在被测电路的两端。P4图1-4 电压

21、表（直流）的“+”、“”端应与被测电路的电位一至，即“+”接高电位，“”接低电位。 适选择量程：若不知被测电压的高低则电压表应先选用高量程，若指针不满刻度的1/3则向下再选一档。(2)电流 概念：电荷有规律的定向流动称电流。其大小取决于一定时间内通过导体截面电荷量的多少。 符号：I 单位：KA、A、mA、A 测量交直流电流分别使用交流电流表（钳形电流表）和直流电流表。 测量直流电流，电流表串联于电路之中。 流表的“”、“”端，分别连接电流的流入端和流出端。 量程的选择：(3)电流密度 概念：流过导体截面的电流与导体截面积之比。用J表示。； I=A； S=mm2单位：A/mm2例：P5 例1-1

22、 (4)电动势在电源内部，电源将正电荷从电源负极推向正极的能力称为电源力，电源力将正电荷从负极推向正极所做的功称为电源的电动势，用E表示。功用W表示；单位J（焦尔）；电量Q（库仑C）。电动势与端电压的方向电动势的方向端电压的方向 电动势的方向指的是电源内部 电压升的方向。 端电压的方向指的是电源外部 电压降的方向。 EU 电动势和端电压的符号表示（1） 电位 电路中的某点与参考点之间的电压。（参考点：规定电路中某点的电位为零。如海拔零一样是一个测量高度的基准。） 表示方法：UA或 电路中两点间Uab的电压可如下计算Uab=Ua-Ub 电位的正负某点电位大于参考点称为正电位，反之称负电位。 计算

23、电位P6例1-2 中两个回路，左回路有电流，右回路没有电流。利用图形演示，直观突破重点、难点学生动手测量，做中学、做中教拓展学生知识结构、对比分析突破重点教学过程教 学 内 容旁注归纳小结布置作业学生分组总结、今天上课的主要内容教师总结：1 构成电路的3个部分2 电路的工作状态3 常用的几个物理量4 电压的测量5 电流及电流密度6 电流的测量7 电流的单位8 电动势和电位9 电位的计算P15 习题一 （1）、（2）、（3）、（4）、（5）通过学生先总结，教师再归纳，强调教学的重难点，使学生整体认识和掌握本节内容25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2008-11-0

24、7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，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

25、 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

26、.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，

27、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；

28、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

29、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，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

30、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

31、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

32、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

33、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、

34、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

35、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

36、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

37、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

38、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EEPROM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

39、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

40、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

41、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，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。

42、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

43、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

44、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