感應(yīng)同步器的工作原理

圖12.2.4直線式感應(yīng)同步器的工作原理

　　當(dāng)滑尺上的正弦繞組和余弦繞組分別以1～10kHz的正弦電壓激磁時(shí)，將產(chǎn)生同頻率的交變磁通；該交變磁通與定尺繞組耦合，在定尺繞組上將產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的大小除了與激磁頻率、激磁電流和兩繞組之間的間隙有關(guān)外，還與兩繞組的相對(duì)位置有關(guān)。如果在滑尺的余弦繞組上單獨(dú)施加正弦激磁電壓，感應(yīng)同步器定尺的感應(yīng)電勢(shì)與兩繞組相對(duì)位置的關(guān)系如圖12.2.5所示。
　　當(dāng)滑尺處于A點(diǎn)時(shí)，余弦繞組C和定尺繞組位置相差1/4節(jié)距，即在定尺繞組內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為零。隨著滑尺的移動(dòng)，感應(yīng)電勢(shì)逐漸增大，直到B點(diǎn)時(shí)，即滑尺的余弦繞組C和定尺繞組位置重合時(shí)（1/4節(jié)距位置），耦合磁通最大，感應(yīng)電勢(shì)也最大?；呃^續(xù)右移，定尺繞組的感應(yīng)電勢(shì)隨耦合磁通減小而減小，直至移動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)（1/2節(jié)距處），又回到與初始位置完全相同的耦合狀態(tài)，感應(yīng)電勢(shì)變?yōu)榱?。滑尺再繼續(xù)右移到D點(diǎn)時(shí)（3/4節(jié)距處），定尺中感應(yīng)電勢(shì)達(dá)到負(fù)的最大值。在移動(dòng)一個(gè)整節(jié)距（E點(diǎn)）時(shí)，兩繞組的耦合狀態(tài)又回到初始位置，定尺感應(yīng)電勢(shì)又為零。定尺上的感應(yīng)電勢(shì)隨滑尺相對(duì)定尺的移動(dòng)呈現(xiàn)周期性變化（如圖12.2.5中的曲線1）。同理，如果在滑尺正弦繞組上單獨(dú)施加余弦激磁電壓，則定尺的感應(yīng)電勢(shì)如圖12.2.5中的曲線2所示。一般選用激磁電壓為1～2V，過大的激磁電壓將引起大的激磁電流，導(dǎo)致溫升過高，而使其工作不穩(wěn)定。

基于以上分析，定尺的感應(yīng)電勢(shì)隨滑尺的相對(duì)移動(dòng)呈周期性變化，這樣便把機(jī)械位移和感應(yīng)電勢(shì)相互聯(lián)系起來。假設(shè)在滑尺的正弦或余弦繞組上單獨(dú)施加的正弦激磁電壓為
　　　　　　　　　　　　　（12.2.1）
則正弦或余弦繞組在定尺上相應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)分別為
　　　　?。?2.2.2）
　　　　　?。?2.2.3）
式中K——電磁耦合系數(shù)；
X——機(jī)械位移；
W——繞組節(jié)距；
、W——?jiǎng)?lì)磁電壓的幅值和頻率。
式中的符號(hào)（＋、－）表示滑尺移動(dòng)的方向。由此可見，定尺的感應(yīng)電勢(shì)取決于滑尺的相對(duì)位移，故可通過感應(yīng)電勢(shì)測(cè)量位移。
　　當(dāng)位移超過節(jié)距W時(shí)，感應(yīng)同步器的輸出電勢(shì)不能反映位移的絕對(duì)值，只能反映滑尺與定尺的相對(duì)位移，為了在較大范圍測(cè)量位移的絕對(duì)值，需要對(duì)上述的基本感應(yīng)同步器加以改進(jìn)，通常有以下兩種方法：
（1）采用三重直線感應(yīng)同步器。

　　三重直線感應(yīng)同步器在測(cè)量范圍4m內(nèi)都可得到位移的絕對(duì)值，總分辨率小于0.01mm。三重直線感應(yīng)同步器的定尺上有粗、中、細(xì)三組繞組，組成三個(gè)獨(dú)立的傳感通道，其中細(xì)繞組的節(jié)距W為2mm，用來確定2mm以內(nèi)的位移，中繞組的W為200mm，用來確定2—200mm范圍內(nèi)的位移，粗繞組的W為4000mm，用來確定200—4000mm范圍內(nèi)的位移，這樣就建立了一個(gè)絕對(duì)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，但這種測(cè)量系統(tǒng)的電路較為復(fù)雜。

（2）接長(zhǎng)法。

　　常用的標(biāo)準(zhǔn)型直線式感應(yīng)同步器的定尺長(zhǎng)度為250mm，當(dāng)測(cè)量長(zhǎng)度越過250mm時(shí)，可以將感應(yīng)同步器的多塊定尺接長(zhǎng)使用。定尺接長(zhǎng)后測(cè)量誤差增大，而且體積較大。