太原理工大学辅修水文,水文基础知识点总结

1、地下水的优点： 水质：水质好，不易被污染 水量：分布广，调蓄能力强、供水保证程度高 水温：温度较为稳定，常年变化不大，适宜做冷却和地温空调用水 经济：供水费用少地下水的特点（总结ppt中的）地下水水资源分布及人均占有量呈现明显的地区性差异 北方地区地下水开发利用程度较高 南方地区地下水开采程度较低，开发利用的潜力较大 因地区间开采程度不平衡，引起局部超采的现象较为普遍 地下水使用中城市生活用水的比例呈上升趋势一 基本概念（可能出填空或简答或名词解释）水文地质学 是一门研究地下水的科学水文地质学的研究内容 研究地下水与周围环境（岩石圈、水圈、生 物圈、大气圈）及人类 活动的相互作用下，其水质、水

2、量的时空变化规律；并研究如何运用这些规律兴利除害，造福于人类。 （1）水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。大循环是指海洋或大陆之间的水分交换。小循环是指海洋或大陆内部的水分交换。（2）地质循环是地球浅部层圈和深部层圈之间水的相互转化过程。湿度：表示空气中水汽含量或空气干湿程度的物理量，是大气中的水汽含量。绝对湿度：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，单位为g/m3；饱和水汽含量（符号为M或E）是指某一温度下空气容纳的最大水汽数量。M或E随温度T升高而增大相对湿度：大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比值，亦

3、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下饱和水汽压之比值空气中水汽达到饱和时的气温称为露点降水量是一定时段内，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），以毫米数表示。径流 是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的现象。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。流量 是指单位时间通过河流（渠、管）某一断面的水量（水体积），单位m3/s，计算公式为Q=AV，式中V-平均流速（m/s），A-过水断面面积（m2）。径流模数 是单位流域面积上的平均产水量，单位为L/skm2，计算公式M=Q/F10

4、3。径流系数 是同一时段内流域面积上的径流深度R（mm） 与降水量P（mm） 的比值， 表示为=R/P。空隙分为 孔隙 裂隙 溶穴孔隙度是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。按裂隙的成因可分成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。 受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水，称为结合水距离固体表面更远的那部分水分子，重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力影响下运动，这部分水就是重力水。毛细水分为支持毛细水 悬挂毛细水 孔角毛细水容水度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。W0=V0/V100%。对于膨胀土，容

5、水度可大于孔隙度。 给水度（）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。 持水度（Sr）是指地下水位下降一个单位深度、单位水平面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，无量纲构成含水层的三个条件是：（1）有储存水的空间（储水构造），（2）周围有隔水岩石，（3）有水的来源，含有重力水为主。 按含水介质（空隙）类型，可将地下水区分为孔隙水、裂隙水及岩溶水 按埋藏条件分为：上层滞水、潜水、承压水潜水等水位线图：是由同一时间潜水位相同的各点连线而成作用：1.确定潜水的流向2.确定潜水面的水力梯度

6、 3.判断潜水和地表水的补给关系4.确定潜水埋藏深度5.确定泉水出露位置和沼泽化范围 6.推断含水层岩性或厚度变化7确定含水层厚度8.作为布置引水工程设施的依据测压水位是井孔中静止水位的高程。承压高度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。最适宜形成承压水的两种地质构造1、向斜盆地2、单斜地层 承压水等水压线图，就是承压水测压水位面的等高线图。利用等水压线图可以解决的实际问题有？1. 确定承压水的流向2. 确定承压水的水力梯度，判断含水层岩性和厚度的变化。3. 确定承压水位埋藏深度。4. 确定承压水含水层的埋藏深度。5. 确定

7、承压水头值得大小。6. 可以确定潜水和承压水的相互关系。达西定律 V=KI V 称作渗透流速 I 水力梯度（相当于h / L ，即水头差除以渗透途径）；Q渗透流量 过水断面h 水头损失L 渗透途径流网在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线与流线组成的网格称为流网 作流网时，首先根据边界条件绘制容易确定的等水头线或流线。边界包括定水头边界、隔水边界及地下水面边界。地表水体的断面一般可看作等水头面，因此，河渠的湿周必定是一条等水头线（a）。隔水边界无水流通过（通量为零），而流线本身就是“零通量”边界，因此，平行隔水边界可绘出流线（b）。 地下水面边界比较复杂。当无入渗补给及蒸发排泄，有侧

8、向补给，作稳定流动时，地下水面是一条流线（c）；当有入渗补给时，它既不是流线，也不是等水头线（d）。地下水的化学离子组成，主要的有6种离子： Cl-、 SO42-、 HCO3-、 Na+（K+）、 Ca2+、Mg2+ 形成地下水化学组成的七大作用，1溶滤作用（溶滤的定义及相关内容） 蒸发浓缩作用 脱碳酸作用 脱硫酸作用 阳离子交替吸附作用 混合作用 人类活动对地下水化学成分影响及定义 地下水的成因类型主要有三个，溶滤水 沉积水 内生水其中沉积水很重要，在课本上64页 沉积水(埋藏水)是在沉积过程中保存在成岩沉积物空隙中的水。即与沉积物大体同时形成的古地下水。 海水平均成分：矿化度35g/l，C

9、l90/Na77M18, rNa/rCl=0.85，Cl/Br=29.3。 海相淤泥通常含有大量有机质和各种微生物，处于缺氧环境，有利于生物化学作用。淤泥中水的化学特征： 矿化度很高，可达300g/l； SO42-减少或消失； 钙Ca2+含量相对增加，Na+减少，rNa/rCl0.85； 富集Br、I，Cl/Br变小； 出现H2S、CH4、铵、氮； pH值增高。 地下水化学分析包括 简分析和全分析总矿化度 总硬度 暂时硬度 永久硬度的概念，及地下水化学成分分析计算步骤和过程（根据试卷中题目要求写出某种离子详细计算过程，其他元素只需将计算结果写在表中） 地下水的补给来源有大气降水、地表水、凝结水

10、，来自其它含水层或含水系统的水等。与人类活动有关的地下水补给有灌溉回归水、水库渗漏水，以及专门性的人工补给。 松散沉积物中的降水入渗存在活塞式与捷径式两种 影响大气降水补给地下水的因素： (1) 年降水量：降水首先需要补足包气带的水分亏损，因此降水量小时补给地下水的量就小。 (2) 降水特征：雨强、雨面、历时都影响入渗，绵绵细雨有利于入渗。 (3) 包气带岩性：渗透性强（K大）时，容易补给，渗透性差时不利于补给；厚度（水位埋深）大时消耗于包气带的水分多，不利于补给，而厚度小时有利于补给。 (4) 地形：陡坡不利于补给，平缓有利于补给。 (5) 植被：森林、草地可滞留地表坡流与保护土壤结构，这方

11、面有利于降水入渗。但是浓密的植被，尤其是农作物，以蒸腾方式强烈消耗包气水，造成大量水分亏缺。 (6)人类工程：都市化不利于补给。 地下水通过泉（点状排泄），向河流泄流（线状排泄），蒸发（面状排泄，包括土面蒸发，叶面蒸发） 分类：根据含水层性质可分为上升泉和下降泉；根据出露原因可分为侵蚀泉、接触泉、溢流泉，断层泉和接触带泉。 泉的意义？ 1.通过岩层中泉的出露多少及涌水量大小，可以确定岩石的含水性及含水层的富水程度。 2.泉的分布反映含水层或含水通道的分布及补给区和排泄区的位置。 3.通过对泉水的动态的研究，可以判断其补给水源类型。 4.泉的标高反映当地地下水位的标高。 5.泉的化学成分，物理性

12、质和气体成分，反映当地地下水水质特点和埋藏情况。 6.泉的研究有助于判断隐伏地质构造。 7.泉的经济意义。 在与环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化，称作地下水动态 某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况称作地下水均衡。 潜水及松散沉积物浅部的水，可分为三种主要动态类型：蒸发型、径流型及弱径流型。 某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为地下水储存量（或盐储量、热储量）增加，称作正均衡；反之，支出大于收入，地下水储存量（或盐储量、热储量）减少，称作负均衡。 水均衡方程式 陆地上某一地区天然状态下

13、总的水均衡，其收入项（A）一般包括：大气降水量（X）、地表水流入量（Y1 ）、地下水流入量（W1）、水汽凝结量（Z1）。支出项（B）一般为：地表水流出量（Y2 ）、地下水流出量(W2 )、蒸发量(Z 2 )。均衡期水的储存量变化为则水 均衡方程式为： AB=(81) 即： (X+Y1+W1+Z1)(Y2 +W2 +Z2)=(82) 或： X(Y2Y1)(W2W1)(Z2Z1)= (83) 相关正负均衡的改善建议？ 研究意义具体表现在： (1)在天然条件下，地下水的动态是地下水埋藏条件和形成条件的综合反映，可根据地下水动态特征分析、认识地下水的埋藏条件、水量、水质形成条件和区分不同类型的含水层；

14、 (2)地下水动态是均衡的外部表现，可利用地下水动态资料去计算地下水的某些均衡要素，如入渗系数、储存量、蒸发量等。 (3)地下水的数量和质量均随时间而变化，因此一切水量、水质的计算与评价都必须有时间的概念，地下水动态资料是地下水资源评价和预测是必不可少的依据。 冲洪积扇中的地下水 干旱半干旱地区的山前地带。洪流所携带的物质以山口为中心堆积成扇形，故称扇形地；多在山前成群分布，构成扇群，扇间为洼地。 洪积扇由山口向平原具有明显的分带性： （1）地形地貌分带：由山口向平原（盆地），地貌上由扇顶扇中扇前缘，地形由高低，地面坡度由陡缓；岩性由粗细。 （2）水动力条件与沉积作用分带：集中的洪流辫状散流，

15、水流速度和搬运能力由大小，沉积作用由弱强；水流携带的物质随地势和流速的变化而依次堆积，先堆积粗粒物质，后堆积细粒物质。 （3）岩性分带：扇顶多为砾石、卵石、漂石等，沉积物不显层理，或仅在所夹细粒中显示层理；向外过渡为砾及砂为主，出现粘性土夹层，层理明显；没入平原部分为砂及粘性土夹层。 （4）地下水分带：扇顶物质颗粒粗大，多直接出露于地表，地势高，潜水埋藏深，岩石透水性好，补给充沛，地下径流强烈，蒸发微弱，形成低矿化水，属潜水深埋带或盐分溶滤带，多为HCO3Ca、CaNa、CaMg型水，水位变化大；向下游，地形变缓，颗粒变细，透水性变差，地下水流受阻，潜水位壅高接近地表，形成泉和沼泽，蒸发增强，

16、水的矿化度增高，为地下水溢出带或盐分过路带，地下水位动态变化小。此带向下游进入平原区，地势变平，颗粒变细，潜水埋深不大，蒸发强烈，土壤常发生盐渍化，为潜水下沉带或盐分堆积带。了解石羊河流域的例子，课本118页，老师可能出相关的问题，是有可能。根据裂隙的成因分类，有成岩裂隙水，构造裂隙水，风化裂隙水，其中构造裂隙是裂隙水主要的储存空间。 断裂带的水文地质意义 (1)脆性岩石中的张性断裂，中央及两侧常具良好的导水能力。 (2)泥质塑性岩层中的张性断裂，往往导水不良或隔水。 (3)塑性岩层中的压性断裂、扭节理，通常是隔水的。 (4)脆性岩层中压性断裂，中央透水性差，两侧有开张性良好的扭张裂隙，成为导

17、水带。 (5)扭性断裂的导水性介于张性、压性断裂之间。 (6)断裂带的复合部位往往成为地下水的富集地段。 大断层可将厚层隔水层切割成块段而错开，这种块段与外界的水力联系微弱，甚至断绝，利于排水不利于供水，这种阻隔作用，使大的断层往往构成地下含水系统的边界。 我国南北方岩溶及岩溶水的差异 南方岩溶及岩溶水 （1）岩溶发育程度：南方岩溶发育比较充分，岩溶现象较典型，地表可有峰丛、峰林、溶蚀洼地、溶斗、落水洞、竖井等，地下多发育较为完成的地下河系； （2）介质均匀性：岩溶含水介质常是高度管道化与强烈不均匀的，岩溶岩对降水的响应十分灵敏，流量季节变化很大； （3）岩石成分：岩溶区多分布巨厚到块状的纯净

18、碳酸盐岩，多发育有裸露型岩溶，介质可溶性强，受构造应力时易形成稀疏而宽大的裂隙。 （4）地质构造：地质构造上属于较紧密的褶皱，向斜核部多易发地下河系。降水充沛，补给强。 北方岩溶及岩溶水 （1）岩溶发育程度：北方岩溶发育多不完整，地表少有溶斗、落水洞等，地表多呈常态的山形； （2）介质均匀性：含水介质相对均匀，成井率较高，岩溶大泉汇水面积大，流量相对稳定； （3）岩石成分：含水介质-碳酸盐岩一般成层较薄，夹泥质与硅质夹层，多与非可溶岩互层，多发育覆盖型岩溶；介质可溶性差，形成密集、均匀而短小的构造裂隙； （4）地质构造：因多为宽缓的向斜或单斜，不利于水流的集中分布、降水少，水的侵蚀力弱，岩溶发

19、育弱 岩溶演化的正反馈过程： 不均匀介质不均匀水流差异性溶蚀更不均匀介质更不均匀水流进一步的差异性溶蚀 岩溶发展的过程实质上就是:介质的非均质化过程; 水流的集中过程。岩溶发育阶段划分：基本上分三个阶段起始阶段，快速发展阶段，停滞消亡阶段 地下水资源分两类，一类是经常与外界交换的水量，另一类是保持于含水系统中的水量；我们把前者称为补给资源，把后者称为储存资源。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，

20、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 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，

21、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； 4.一边调整，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

22、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，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

23、，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； 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

24、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

25、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；

26、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

27、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

28、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，

29、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、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

30、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

31、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：

32、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

33、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

34、； 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

35、-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

36、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CO

37、S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。 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

38、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。

39、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

40、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旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息； 3.依据操作的方便程度，调整旋变