感应同步器的工作原理

2011-06-23 20:13:27来源: 互联网
直线式感应同步器和圆盘式感应同步器的工作原理基本相同,都是利用电磁感应原理工作。下面以直线式感应同步器为例介绍其工作原理。
  直线式感应同步器由两个磁耦合部件组成,其工作原理类似于一个多极对的正余弦旋转变压器。感应同步器的定尺和滑尺相互平行放置,其间有一定的气隙,一般应保持在0.25±0.05mm范围内,如图12.2.4所示。


12.2.4直线式感应同步器的工作原理

  当滑尺上的正弦绕组和余弦绕组分别以1~10kHz的正弦电压激磁时,将产生同频率的交变磁通;该交变磁通与定尺绕组耦合,在定尺绕组上将产生同频率的感应电势。感应电势的大小除了与激磁频率、激磁电流和两绕组之间的间隙有关外,还与两绕组的相对位置有关。如果在滑尺的余弦绕组上单独施加正弦激磁电压,感应同步器定尺的感应电势与两绕组相对位置的关系如图12.2.5所示。
  当滑尺处于A点时,余弦绕组C和定尺绕组位置相差1/4节距,即在定尺绕组内产生的感应电势为零。随着滑尺的移动,感应电势逐渐增大,直到B点时,即滑尺的余弦绕组C和定尺绕组位置重合时(1/4节距位置),耦合磁通最大,感应电势也最大。滑尺继续右移,定尺绕组的感应电势随耦合磁通减小而减小,直至移动到C点时(1/2节距处),又回到与初始位置完全相同的耦合状态,感应电势变为零。滑尺再继续右移到D点时(3/4节距处),定尺中感应电势达到负的最大值。在移动一个整节距(E点)时,两绕组的耦合状态又回到初始位置,定尺感应电势又为零。定尺上的感应电势随滑尺相对定尺的移动呈现周期性变化(如图12.2.5中的曲线1)。同理,如果在滑尺正弦绕组上单独施加余弦激磁电压,则定尺的感应电势如图12.2.5中的曲线2所示。一般选用激磁电压为1~2V,过大的激磁电压将引起大的激磁电流,导致温升过高,而使其工作不稳定。


12.2.5 感应电势与两绕组相对位置的关系
S-正弦绕组 C-余弦绕组

基于以上分析,定尺的感应电势随滑尺的相对移动呈周期性变化,这样便把机械位移和感应电势相互联系起来。假设在滑尺的正弦或余弦绕组上单独施加的正弦激磁电压为
                                                              (12.2.1)
则正弦或余弦绕组在定尺上相应产生的感应电势分别为
                   (12.2.2)
                  (12.2.3)
式中K——电磁耦合系数;
X——机械位移;
W——绕组节距;
、W——励磁电压的幅值和频率。
式中的符号(+、-)表示滑尺移动的方向。由此可见,定尺的感应电势取决于滑尺的相对位移,故可通过感应电势测量位移。
  当位移超过节距W时,感应同步器的输出电势不能反映位移的绝对值,只能反映滑尺与定尺的相对位移,为了在较大范围测量位移的绝对值,需要对上述的基本感应同步器加以改进,通常有以下两种方法:
(1)采用三重直线感应同步器。

  三重直线感应同步器在测量范围4m内都可得到位移的绝对值,总分辨率小于0.01mm。三重直线感应同步器的定尺上有粗、中、细三组绕组,组成三个独立的传感通道,其中细绕组的节距W为2mm,用来确定2mm以内的位移,中绕组的W为200mm,用来确定2—200mm范围内的位移,粗绕组的W为4000mm,用来确定200—4000mm范围内的位移,这样就建立了一个绝对坐标测量系统,但这种测量系统的电路较为复杂。

(2)接长法。

  常用的标准型直线式感应同步器的定尺长度为250mm,当测量长度越过250mm时,可以将感应同步器的多块定尺接长使用。定尺接长后测量误差增大,而且体积较大。

关键字:感应同步器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0623/article_10389.html
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