5.4直线式感应同步器解析课件

1、 直线式 感应同步器感应同步器主要是用在高精度数字显示系统或数控闭环系统中用以检测角位移或线位移信号。例如高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。直线型感应同步器由定尺和滑尺组 成，测量直线位移，用于闭环伺服系统。第1页，共20页。1第2页，共20页。2直线式感应同步器的结构第3页，共20页。3直线式感应同步器 利用两个平面形印刷绕组，其间保持均匀气隙 作相对平行移动，根据交变磁场和互感原理而工作的。第4页，共20页。4W2片宽a2间隔b2定尺为连续绕组，节距W22(a2b2)，其中a2为导电片宽，b2为片间间隙，定尺节距即为检测周期W，常

2、取W22mm。滑尺为分段绕组，分为正弦和余弦绕组两部分, 两绕组的节距都为W12(a1b1)，一般取W1W2或W12W2/3。2121l1W1a1b1第5页，共20页。50.15 0.35mm节距2（2mm）节距（0.5mm）直线式感应同步器的安装结构：二尺与导轨平行sincos定尺（连续感应绕组）：固定在机床的固定部件滑尺（分段励磁绕组：正弦+余弦）：固定在移动部件滑尺上有正弦和余弦励磁绕组，在空间位置上相差1/4节距，定尺和滑尺绕组的节距相同。第6页，共20页。6 若滑尺绕组加励磁电压，则由于电磁感应而在定尺绕组上产生感应电压，其大小取决于滑尺与定尺的相对位置。直线式感应同步器的工作原理2

3、/2E定尺正弦绕组滑尺余弦绕组VsVci1i2（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。）第7页，共20页。7当滑尺处于A位置，即滑 尺绕组与定尺绕组完全对应重 合，定尺绕组线圈中穿入的磁 通最多，则定尺上的感应电压最大。 随着滑尺相对定尺做平 行移动，穿入定尺的磁通逐渐 减少，感应电压逐渐减小。当滑尺移到图中B点位置，与定尺 绕组刚好错开1/4节距时，感应电压为零。当只给滑尺上正弦绕组加励磁电压时，定尺感应电压与定、滑尺的相对位置关系如图所示第8页，共20页。8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

4、节距，即图中D点位置时， 感应电压又变为零，当移动一 个节距位置如图中E点，又恢复 到初始状态，与A点相同。在定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。第9页，共20页。9距离U第10页，共20页。10若励磁电压 uUmsint则定尺绕组产生的感应电势e ekUmcoscos t式中 Um励磁电压幅值(V) 励磁电压角频率(rad/s) k电磁耦合系数， 与绕组间 最大互感系数有关； 滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角； kUm 为感应电压的幅值。第11页，共20页。11直线式 感应同步器的信号处理原理滑尺正弦绕组上加激磁电压Us后，与之相耦合的

5、定尺绕组上的感应电压为： Uos=KUScos1滑尺余弦绕组上加激磁电压Uc后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为： Uoc=KUccos（1+/2） =K Ucsin1第12页，共20页。12滑尺正、余旋绕组上同时加激磁电压Us、 Uc时，根据叠加原理，则与之相耦合的定尺 绕组上的总感应电压为： Uo =Uos+ Uos=KUScos1K Ucsin1 K 电磁感应系数 1 定尺绕组上的感应电压的相位角第13页，共20页。13感应同步器就是利用感应电势的变化，来检测在一个节距W内的位移量，为绝对式测量。设滑尺绕组的节距为2，它对应的感应电势按余弦函数规律将变化2。若滑尺的移动距离为x，则对应

6、于感应电势以余弦函数将变化 ：根据滑尺正、余旋绕组上激磁电压Us、 Uc供电方式的不同可构成不同检测系统-鉴相型系统和鉴幅型系统。第14页，共20页。14直线式感应同步器的应用方式1）鉴相工作方式 根据感应输出电压的相位来检测位移量供给滑尺的正、余弦绕组的激磁信号是频率、幅值相同，相位相差90的交流励磁电压 UsUmsint Uc=Um（sint+/2）=Umcost当滑尺移动x距离时，则定尺上的感应电压为 Ud1k Uscosk Umsintcos Ud2k Uccos（/2）k Umcostsin第15页，共20页。15应用叠加原理得出定尺绕组中的感应电压为 Ud=Ud1Ud2kUmsin

7、（t） 通过鉴别定尺感应输出电压的相位，即可测量定尺和滑尺之间的相对位移。Um励磁电压幅值(V) 励磁电压角频率(rad/s) k电磁耦合系数，与绕组间 最大互感系数有关； 滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角； kUm 为感应电压的幅值。例：感应电势与励磁电压相位差=1.8，节距W=2mm， 由= 2x/W x=0.01mm第16页，共20页。162）鉴幅工作方式 根据定尺输出的感应电势的振幅变化来检测位移量。给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以为同频率、同相位，但不同幅值，即 UsUmsinsint UcUmcossint式中 励磁电压的给定为电气角. 分别励磁时，在定尺绕组上产生的输出感

8、应电势分别为： UdskUmsin cost cos UdckUmcos cos(/2)cost kUm cos cost sin第17页，共20页。17根据叠加原理，定尺绕组上总输出感应电势Ud为 Ud Ud s Ud c kUmsin coscost kUm cos sincost kUmsin（）sint 定尺绕组中的感应电压Ud的幅值为 Umsin（）若电气角已知，则只要测量出Ud的幅值，便可间接地求出值，从而求出被测位移x的大小。当定尺绕组中的感应电压Ud0时，只要逐渐改变值，使Ud0，便可求出值，从而求出被测位移x。第18页，共20页。18令 ，当 很小， ， 式（6-10）可近似表示为 UdUm sint 将式 代入上式得当位移量x很小时，感应电压Ud的幅值与x成正比，因此可以通过测量Ud的幅值来测定位移量x的大小。从而实现精确测量。第1