3.16.4同步感应器

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1、感应同步器的绕组3.16.4感应同步器感应同步器是应用电磁感应原理来测量直线位移和角位移的一种传感器。感应同步器由两个平面绕组构成，利用电磁感应原理，把直线位移或转角位移变为电信号。测量直线位移的称长感应同步器，由定尺和滑尺组成。测量转角位移的称圆感应同步器，由转子和定子组成。2、直线式感应同步器的结构直线式感应同步器的定尺和滑尺，都由图中的基板、绝缘层和绕组构成，绕组的外面包有一层与绕组绝缘的接地屏蔽层，如图所示。定尺安装在静止的机械设备上，与导轨母线平行；滑尺安装在活动的机械部件上，与定尺之

2、间保持均匀的狭小气隙。滑尺相对定尺而移动。直线式感应同步器外形直线式感应同步器定尺和滑尺的基板采用铸铁或其他钢材做成。这些钢材的线膨胀系数应与安装感应同步器的床身的线膨胀系数相近，以减小温度误差。在定尺和滑尺上腐蚀成印制电路绕组，绕组的材料为铜。考虑到接长的要求和安装的方便，将定尺绕组做成连续式，由一连串线圈串联而成；而将滑尺绕组做成分段式，并分别为正弦绕组（S绕组）和余弦绕组（C绕组），它们在空间位置上错开而形成90°相位差。定尺上是单向、均匀、连续的感应绕组定尺、滑尺绕组中相邻两有效导体间的

3、距离分别为节距W2、W1，统称节距，用2τ表示，常取2mm，节距代表测量周期绕组节距w2=w1=2(a1+b1),其中a1,b1分别为刀片宽度和间隙，滑尺的节距也可取w1=2w2/3滑尺有两组绕组，一组为正弦绕组，另一为余弦绕组。当正弦绕组与定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差1/4节距。11’为正弦绕组，22’为余弦绕组，定尺与滑尺之间的间隙为0.3mm左右。定尺比滑尺长，其中被全部滑尺绕组所覆盖的尺寸有效导体数称为直线感应同步器的极数。定尺和滑尺绕组结构（a）定尺绕组；（b）滑尺绕组感应同

4、步器定尺、滑尺直线式感应同步器的种类根据不同的运行方式、精度要求、测量范围、安装条件等，直线式感应同步器可设计成各种不同的尺寸、形状和种类。直线感应同步器可分为标准型和窄形两种。窄形直线同步感应器中定尺、滑尺长度与标准型相同，仅是宽度较窄。标准型直线感应同步器精度高，应用广，每根定尺长250mm。如果测量长度超过175mm时，可将几根定尺接起来使用，甚至可连接长达十几米，但必须保持安装平整，否则极易损坏。感应同步器的工作原理感应同步器利用定尺和滑尺的两个平面印刷电路绕组的互感随其相对位置变化的原

5、理，将位移转换为电信号。类似于变压器的原边和副边。精度高，分辨率可达0.05um，测量位移范围大，广泛用于数控机床、雷达天线定位跟踪等。当在滑尺绕阻施加激励交变电压时，在定尺绕阻可感应出与两尺位置由关系的交变电压，根据激励电压的不同，可分为鉴相式和鉴幅式两种。感应同步器工作时，定尺和滑尺相互平行、相对放置，它们之间保持一定的气隙（0.25±0.005）mm，定尺固定，滑尺可动。当滑尺的S和C绕组分别通过一定的正、余弦电压激励时，定尺绕组中就会有感应电势产生，其值是定、滑尺相对位置的函数。滑尺两段

6、感应绕组相对于定尺绕组在空间错开1/4节距定尺固定在床身上，滑尺则安装在机床的移动部件上滑尺两个绕组中的任一绕组加上激励电压时，由于电磁感应，在定尺绕组中会感应出相同频率的感应电压，通过对感应电压的测量，可以精确地测量出位移量。感应电动势移动距离U0USUC定尺滑尺2ττ/2正弦绕组A余弦绕组B在励磁绕组上加上一定的交变励磁电压，定尺绕组中就产生相同频率的感应电动势，其幅值大小随滑尺移动呈余弦规律变化。滑尺移动一个节距，感应电动势变化一个周期。a点:定尺与滑尺绕组重合，这时感应电压最大；当滑尺相

7、对于定尺平行移动后，感应电压逐渐减小，在错开1/4节距时，移到图中b点位置，感应电压为零。再移动至1/2节距处，即图中c点位置时，定尺线圈中穿出的磁通最多，感应电压最大，但极性相反。再移至3/4节距，即图中d点位置时，感应电压又变为零，当移动一个节距位置(e点)，又恢复到初始状态，与a点相同。在滑尺移动一个节距的过程中，感应电压近似于余弦函数变化了一个周期，如图中abcde。感应同步器就是利用感应电压的变化进行位置检测的感应电压的幅值变化规律就是一个周期性的余弦曲线。在一个周期内，感应电压的某一

8、幅值对应两个位移点，如图中M、N两点。为确定唯一位移，在滑尺上与正弦绕组错开1/4节距处，配置了余弦绕组。若在滑尺的余弦绕组中通以交流励磁电压，也能得出定尺绕组感应电压与两尺相对位移的关系曲线，它们之间为正弦函数关系(图中OP)。若滑尺上的正、余弦绕组同时励磁，就可以分辨出感应电压值所对应的唯一确定的位移。2、感应同步器的检测电路两种工作方式：鉴相式和鉴幅式鉴相式：通过检测感应电动势的相位测量位移。鉴幅式：通过检测感应电动势的幅值测量位移。1）鉴相式：在这种工作方式下，给滑尺的sin绕组和cos