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，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。感應(yīng)電勢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，還與兩繞組的相對位置有關(guān)。如果在滑尺的余弦繞組上單獨施加正弦激磁電壓，感應(yīng)同步器定尺的感應(yīng)電勢與兩繞組相對位置的關(guān)系如圖12.2.5所示。
　　當(dāng)滑尺處于A點時，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)電勢為零。隨著滑尺的移動，感應(yīng)電勢逐漸增大，直到B點時，即滑尺的余弦繞組C和定尺繞組位置重合時（1/4節(jié)距位置），耦合磁通最大，感應(yīng)電勢也最大。滑尺繼續(xù)右移，定尺繞組的感應(yīng)電勢隨耦合磁通減小而減小，直至移動到C點時（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)電勢變?yōu)榱??；咴倮^續(xù)右移到D點時（3/4節(jié)距處），定尺中感應(yīng)電勢達(dá)到負(fù)的最大值。在移動一個整節(jié)距（E點）時，兩繞組的耦合狀態(tài)又回到初始位置，定尺感應(yīng)電勢又為零。定尺上的感應(yīng)電勢隨滑尺相對定尺的移動呈現(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施加余弦激磁電壓，則定尺的感應(yīng)電勢如圖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)電勢隨滑尺的相對移動呈周期性變化，這樣便把機(jī)械位移和感應(yīng)電勢相互聯(lián)系起來。假設(shè)在滑尺的正弦或余弦繞組上單獨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)電勢分別為
　　　　?。?2.2.2）
　　　　　　（12.2.3）
式中K——電磁耦合系數(shù)；
X——機(jī)械位移；
W——繞組節(jié)距；
、W——勵磁電壓的幅值和頻率。
式中的符號（＋、－）表示滑尺移動的方向。由此可見，定尺的感應(yīng)電勢取決于滑尺的相對位移，故可通過感應(yīng)電勢測量位移。
　　當(dāng)位移超過節(jié)距W時，感應(yīng)同步器的輸出電勢不能反映位移的絕對值，只能反映滑尺與定尺的相對位移，為了在較大范圍測量位移的絕對值，需要對上述的基本感應(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)同步器在測量范圍4m內(nèi)都可得到位移的絕對值，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，組成三個獨立的傳感通道，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，這樣就建立了一個絕對坐標(biāo)測量系統(tǒng)，但這種測量系統(tǒng)的電路較為復(fù)雜。

（2）接長法。

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