傳感器與檢測(cè)技術(shù)課件第二章-5感應(yīng)同步器

感應(yīng)同步器是利用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。根據(jù)用途，可將感應(yīng)同步器分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測(cè)量線位移和角位移。三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和原理sincos節(jié)距定尺滑尺三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和原理感應(yīng)同步器有一個(gè)固定繞組和一個(gè)可動(dòng)繞組。繞組采用腐蝕的方法在印制電路板上制成，故稱印制電路繞組。感應(yīng)同步器是利用勵(lì)磁繞組與感應(yīng)繞組間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，感應(yīng)繞組中的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化，借以進(jìn)行位移量的檢測(cè)。三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和原理感應(yīng)同步器滑尺上的繞組是勵(lì)磁繞組，定尺上的繞組是感應(yīng)繞組。定尺固定在床身上，滑尺則安裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上。通過對(duì)感應(yīng)電壓的測(cè)量，可以精確地測(cè)量出位移量。三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和原理感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)移動(dòng)距離U0USUS定尺滑尺WW/4正弦繞組A余弦繞組B在勵(lì)磁繞組上加上一定的交變勵(lì)磁電壓，定尺繞組中就產(chǎn)生相同頻率的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其幅值大小隨滑尺移動(dòng)呈余弦規(guī)律變化?；咭苿?dòng)一個(gè)節(jié)距，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一個(gè)周期。三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和原理當(dāng)滑尺相對(duì)定尺移動(dòng)時(shí)，滑尺與定尺的相對(duì)位置發(fā)生變化，改變了通過定尺繞組的磁通，從而改變了定尺繞組中輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。E的變化反映了定、滑尺間的相對(duì)位移，實(shí)現(xiàn)了位移至電量的變換。三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和原理實(shí)際測(cè)試時(shí)，感應(yīng)同步器一般與數(shù)顯表共同組成一個(gè)位移測(cè)試系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)滑尺的正、余弦繞組供給勵(lì)磁電壓方式的不同，又分為鑒相和鑒幅測(cè)試系統(tǒng)。鑒相型：通過檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位測(cè)量位移鑒幅型：通過檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值測(cè)量位移三、感應(yīng)同步器鑒相型滑尺正、余旋繞組上同時(shí)加入同頻、等幅、相位相差90°的激勵(lì)電壓時(shí)，感應(yīng)同步器的磁路可視為線性的，根據(jù)疊加原理，則與之相耦合的定尺繞組上的總感應(yīng)電壓為：K-------與感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)有關(guān)的電磁耦合系數(shù)；θx------相位角，W-------定尺節(jié)距（m）滑尺與定尺相對(duì)位移量x的求取：∵W:2π=x:θx∴x=Wθx/2π結(jié)論：相對(duì)位移量x

與相位角θx

呈線性關(guān)系，只要能測(cè)出相位角θx，就可求得位移量x

。三、感應(yīng)同步器鑒相型三、感應(yīng)同步器鑒相式測(cè)量電路工作原理脈沖發(fā)生器發(fā)出頻率一定的脈沖序列，經(jīng)脈沖相位變換器進(jìn)行分頻，輸出參考信號(hào)方波和指令信號(hào)方波。指令信號(hào)方波使勵(lì)磁供電線路產(chǎn)生振幅、頻率相同而相位差90的正弦信號(hào)電壓Uisint和余弦信號(hào)電壓Uicost，供給感應(yīng)同步器滑尺或定尺的A、B繞組。三、感應(yīng)同步器鑒相式測(cè)量電路工作原理定尺上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，經(jīng)放大整形后變?yōu)榉讲?，并和參考信?hào)方波送入鑒相器。三、感應(yīng)同步器鑒相式測(cè)量電路工作原理鑒相器的輸出是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)與參考信號(hào)的相位差，即相位θx，且反映出它的正負(fù)。相位信號(hào)和高頻脈沖信號(hào)一起進(jìn)入與門電路，當(dāng)相位信號(hào)θx存在時(shí)，門打開，允許高頻時(shí)間脈沖信號(hào)通過；當(dāng)相位信號(hào)θx不存在時(shí)，門關(guān)閉。三、感應(yīng)同步器鑒相式測(cè)量電路工作原理這樣，門輸出的信號(hào)脈沖數(shù)與相角θx成正比。該脈沖進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并由譯碼和顯示器顯示數(shù)字。通過門電路的信號(hào)脈沖還送到脈沖相位變換器中，使參考信號(hào)跟隨感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位。三、感應(yīng)同步器鑒相式測(cè)量電路工作原理根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的幅值鑒別位移量x的大小三、感應(yīng)同步器鑒幅型根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的幅值鑒別位移量x的大小滑尺正、余弦繞組通入的激勵(lì)電壓同頻、同相，但幅值不同。三、感應(yīng)同步器鑒幅型當(dāng)正、余弦繞組上施加的激勵(lì)電壓為和時(shí)，定尺上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E。在滑尺偏離初始位置x位移后，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為三、感應(yīng)同步器鑒幅型三、感應(yīng)同步器2.感應(yīng)同步器測(cè)位移的特點(diǎn)①具有較高的精度與分辨力。其測(cè)量精度首先取決于印制電路繞組的加工精度，溫度變化對(duì)其測(cè)量精度影響不大。感應(yīng)同步器是由許多節(jié)距同時(shí)參加工作，多節(jié)距的誤差平均效應(yīng)減小了局部誤差的影響。②抗干擾能力強(qiáng)。感應(yīng)同步器在一個(gè)節(jié)距內(nèi)是一個(gè)絕對(duì)測(cè)量裝置，在任何時(shí)間內(nèi)都可以給出僅與位置相對(duì)應(yīng)的單值電壓信號(hào)，因而瞬時(shí)作用的偶然干擾信號(hào)在其消失后不再有影響。平面繞組的阻抗很小，受外界干擾電場(chǎng)的影響很小。③使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單。定尺和滑尺，定子和轉(zhuǎn)子互不接觸，沒有摩擦、磨損，所以使用壽命很長(zhǎng)。它不怕油污、灰塵和沖擊振動(dòng)的影響，不需要經(jīng)常清掃。但需裝設(shè)防護(hù)罩，防止鐵屑進(jìn)入其氣隙。三、感應(yīng)同步器2.感應(yīng)同步器測(cè)位移的特點(diǎn)④可以作長(zhǎng)距離位移測(cè)量?？梢愿鶕?jù)測(cè)量長(zhǎng)度的需要，將若干根定尺拼接。拼接后總長(zhǎng)度的精度可保持（或稍低于）單個(gè)定尺的精度。目前幾米到幾十米的大型機(jī)床工作臺(tái)位移的直線測(cè)量，大多采用感應(yīng)同步器來實(shí)現(xiàn)。⑤工藝性好，成本較低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。例題感應(yīng)同步器定尺上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：其中W＝0.2mm若E=10sin(100t+0.96)，求此時(shí)測(cè)得的位移l第三節(jié)大位移傳感器四、激光式位移傳感器由激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的激光測(cè)量系統(tǒng)將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。第三節(jié)大位移傳感器四、激光式位移傳感器激光檢測(cè)有精度高、測(cè)量范圍大、測(cè)試時(shí)間短、非接觸、易數(shù)字化、效率高等優(yōu)點(diǎn)。激光干涉測(cè)長(zhǎng)技術(shù)，目前已廣泛地應(yīng)用于精密長(zhǎng)度測(cè)量，如磁尺、感應(yīng)同步器、光柵的檢定；精密機(jī)床位移檢測(cè)與校正；集成電路制作中的精密定位等。第三節(jié)大位移傳感器四、激光式位移傳感器常用的激光干涉測(cè)長(zhǎng)傳感器分為單頻激光干涉?zhèn)鞲衅骱碗p頻激光干涉?zhèn)鞲衅?。第三?jié)大位移傳感器四、激光式位移傳感器（1）單頻激光干涉?zhèn)鞲衅鞯谌?jié)大位移傳感器四、激光式位移傳感器（1）單頻激光干涉?zhèn)鞲衅鲉晤l激光干涉測(cè)長(zhǎng)傳感器的精度高，分辨力高，測(cè)量