角度與角位移測量傳感器

角度與角位移測量傳感器1第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四光電編碼器1.2第5章角度與角位移測量傳感器感應(yīng)同步器5.15.2自整角機(jī)5.4角度與角位移測量傳感器性能比較5.5旋轉(zhuǎn)變壓器1.25.32023/5/72第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四角位移測量技術(shù)是幾何量測量技術(shù)的一個重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用和重要的作用。如：飛機(jī)、艦船、火箭、飛船常用慣性導(dǎo)航儀表來保證航行方向角的準(zhǔn)確性；彈道式導(dǎo)彈的發(fā)射需要掌握發(fā)射點(diǎn)和落點(diǎn)的方位角；火炮以對其垂直角和水平角的控制，保證命中目標(biāo)。

2023/5/73第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式多級位置傳感器，它的工作原理是利用兩個平面形繞組的互感隨位置不同而發(fā)生變化。由于它的多級結(jié)構(gòu)，能夠在電與磁兩方面對誤差起到補(bǔ)償作用，所以感應(yīng)同步器具有很高的精度。由于測量對象的不同，感應(yīng)同步器根據(jù)它不同的運(yùn)動方式，可以分為圓感應(yīng)同步器和長感應(yīng)同步器。圓感應(yīng)同步器用于檢測角度和角位移，長感應(yīng)同步器用來檢測直線位移。2023/5/74第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.1感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理1.感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器和直線式感應(yīng)同步器在結(jié)構(gòu)上都由兩部分構(gòu)成，即固定部分和運(yùn)動部分。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器構(gòu)成部分稱為定子和轉(zhuǎn)子，直線式感應(yīng)同步器稱為定尺和滑尺。

2023/5/75第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四如圖5-1所示，它由定尺和滑尺組成。定尺為連續(xù)繞組，定尺兩相鄰導(dǎo)片間的間距稱為節(jié)距，用字母τ表示，二倍節(jié)距稱為一個周期。因此，對于電角度來說，τ相當(dāng)于180o?；呤欠侄卫@組，兩段繞組分別為正弦繞組us，余弦繞組uc，正弦繞組和余弦繞組之間錯開90o相角，即相差1/4周期。5.1.1感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理2023/5/76第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.1感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理2.感應(yīng)同步器工作原理

感應(yīng)同步器的工作原理是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)激磁繞組用一定頻率的正弦電壓激磁時，將產(chǎn)生同頻率的交變磁通，感應(yīng)繞組與這個交變磁通耦合，便產(chǎn)生同頻率的交變電勢。這個電勢的幅值與激磁頻率、耦合長度、激磁電流、兩繞組間隙、兩繞組的相對位置等多因素有關(guān)。2023/5/77第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四定尺繞組中感應(yīng)電勢的變化2023/5/78第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四3.電氣參數(shù)及特點(diǎn)（1）精度精度是根據(jù)基本誤差的大小確定的。感應(yīng)同步器的基本誤差包括零位誤差和電氣誤差兩種。由于感應(yīng)同步器是線性感應(yīng)元件，它的磁路和電路都不會飽和，因此，無論是連續(xù)繞組勵磁，還是分段繞組勵滋，其誤差部是一樣。按照誤差產(chǎn)生的原因來說，可分成三大類：原理性誤差、工藝性誤差和條件性誤差。原理性誤差是由于設(shè)計的不完善而固有的，例如諧波磁場和諧波磁動勢的存在而產(chǎn)生的誤差。工藝性誤差是由于工藝不完善、產(chǎn)生的幾何尺寸精度不夠?qū)е碌恼`差，例如刻線不準(zhǔn)，表面不平、不均勻等等。條件性誤差是由于測試或運(yùn)行時外界條件不當(dāng)而引起的。2023/5/79第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四3.電氣參數(shù)及特點(diǎn)（2）阻抗

圖5-3（a）所示為感應(yīng)同步器的等效電路。由于感應(yīng)同步器磁路基板的磁導(dǎo)率很低，幾乎和空氣的磁導(dǎo)率一樣，整個磁路的磁導(dǎo)率很小，因此在通常的激磁信號頻率f＝2～10kHz的頻率范圍內(nèi)，繞組的感抗遠(yuǎn)小于電阻，大約感抗只有電阻的2％。這樣，初級勵磁電壓絕大部分都落在電阻上，用來產(chǎn)生電動勢的僅是很小的一部分。因而，初級勵磁電流與次級電流近乎同相，而次級輸出電動勢和初級勵磁電壓的相位移角度幾乎相差90o。感應(yīng)同步器中各向量之間的關(guān)系如圖5-3（b）所示。2023/5/710第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四3.電氣參數(shù)及特點(diǎn)

圖5-3感應(yīng)同步器向量圖

可見，感應(yīng)同步器的阻抗主要是電阻，阻抗的絕對值也很小，一般在幾歐姆到幾十歐姆。對于感應(yīng)同步器，只需要測量兩個阻抗：定子開路阻抗Zs和轉(zhuǎn)子開路阻抗Zr,實(shí)際上，感應(yīng)同步器的運(yùn)行相當(dāng)于開路狀態(tài)。2023/5/711第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四3.電氣參數(shù)及特點(diǎn)（3）勵磁電壓感應(yīng)同步器的勵磁電壓一般都較低，大約為零點(diǎn)幾伏至幾伏。因?yàn)槔@組導(dǎo)體截面很小，勵磁電流一般為0.1～0.5A。勵磁電源頻率一般為2～10kHz。（4）輸出電壓

由于感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙很大，初、次級兩邊的耦合相當(dāng)松。通常以輸出最大電壓U2m和電壓傳送比VTR表征輸出電壓的大小。由于感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子和定子之間的耦合較松，所以最大輸出電壓U2m通常在幾毫伏到十幾毫伏之間。感應(yīng)同步器在規(guī)定間隙條件下，激磁電壓的基波分量與最大空載輸出地基波分量之比稱為電壓傳送比。它變化范圍很大，通常在幾十到幾百之間。2023/5/712第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四3.電氣參數(shù)及特點(diǎn)（5）零位及零位電壓

感應(yīng)同步器的零位定義為：兩相繞組單相激磁，連續(xù)繞組輸出，或者連續(xù)繞組激磁，兩相繞組輸出時，其輸出電壓的基波同相分量為零時，兩相繞組和連續(xù)繞組之間的相對位置。感應(yīng)同步器處于零位時的輸出電壓稱為零位電壓。2023/5/713第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理對感應(yīng)同步器的信號處理，根據(jù)工作要求和精度的不同有鑒相型、鑒幅型、幅相型等。下面介紹鑒相型和鑒幅型兩種方法。1.鑒相型鑒相型是根據(jù)感應(yīng)電勢的相位來鑒別位移量。如果在滑尺的正弦繞組和余弦繞組上分別供給頻率相同，相位相差90o的交流勵磁電壓，即（5-1）（5-2）2023/5/714第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理式中，Um為勵磁電壓峰值。兩個勵磁電壓在定尺繞組上感應(yīng)出電勢分別為（5-3）（5-4）

式中，W為二倍節(jié)距；

x為定尺與滑尺相對位移。2023/5/715第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理疊加后，在定尺繞組上總的感應(yīng)電勢為（5-5）式中，θx=2πx/W稱為感應(yīng)電勢的相位角，它在一個周期內(nèi)與定尺和滑尺的相對位移x有一一對應(yīng)關(guān)系。由此可見，通過鑒別感應(yīng)電勢的相位，可以測出定尺與滑尺之間的相對位移。2023/5/716第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理2.

鑒幅型如果滑尺上正弦繞組和余弦繞組供以同頻、同相但幅值不等的交流激磁電壓，則可根據(jù)感應(yīng)電勢振幅來鑒別信號位移量，稱為鑒幅型。當(dāng)加到滑尺繞組的勵磁電壓為（5-6）

（5-7）

2023/5/717第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理它們在定尺繞組上感應(yīng)電勢為

（5-8）

（5-9）

定尺繞組上總的感應(yīng)電勢為（5-10）

2023/5/718第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理利用函數(shù)變壓器使勵磁電壓幅值為（5-11）（5-12）式中，θd為勵磁電壓的電相角，則感應(yīng)電勢可寫成（5-13）

可見，感應(yīng)同步器定尺繞組上感應(yīng)電勢與定尺和滑尺間的相對位移角θx與勵磁電壓角之差相關(guān)聯(lián)。2023/5/719第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.2感應(yīng)同步器信號處理

設(shè)在原始狀態(tài)時，θd＝θx。當(dāng)位移增量Δx較小時，其感應(yīng)電勢增量為

（5-14）上式說明，位移增量Δx較小時，感應(yīng)電勢增量Δe與Δx成正比。通過鑒別Δe即可測出Δx的大小。2023/5/720第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.3感應(yīng)同步器應(yīng)用

圖5-4測試臺水平傾角位置控制系統(tǒng)

2023/5/721第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.1.3感應(yīng)同步器應(yīng)用圖5-5旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器及其數(shù)顯系統(tǒng)原理2023/5/722第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2光電編碼器光電編碼器作為一種高精度的角度測量的傳感器，它是集光、機(jī)、電、精密技術(shù)與一體的高技術(shù)結(jié)晶。通過光電轉(zhuǎn)換，可將傳輸給軸的機(jī)械量、旋轉(zhuǎn)位移等參量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量輸出。它具有體積小、重量輕、功能全、頻率高、分辨率高、可靠性好、耗能低、堅固耐用等特點(diǎn)。目前，作為傳感元件它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于天文望遠(yuǎn)鏡、軍事雷達(dá)、定向陀螺儀、機(jī)器人及精密轉(zhuǎn)臺等系統(tǒng)中。2023/5/723第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.1光電編碼器原理與分類圖5-6光電編碼器結(jié)構(gòu)原理

2023/5/724第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.1光電編碼器原理與分類1.

增量型光電編碼器增量型編碼器在碼盤轉(zhuǎn)動時，通過對狹縫遮擋和透過光產(chǎn)生的光脈沖計數(shù)來測量碼盤轉(zhuǎn)動的角度。通常，增量型編碼器的碼盤另外增加一個碼道用于產(chǎn)生定位或零位信號，通過零位信號及碼道輸出的脈沖數(shù)就可以判斷碼盤當(dāng)前的位置。增量型編碼器的分辨率以碼盤上光柵的線數(shù)或每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（CPR）表示，即碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，光電檢測器產(chǎn)生的計數(shù)脈沖數(shù)。2023/5/725第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.1光電編碼器原理與分類2.絕對型光電編碼器

圖5-7絕對編碼器碼盤

2023/5/726第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.2光電編碼器主要參數(shù)光電編碼器主要技術(shù)參數(shù)如下（1）輸出脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)編碼器的軸旋轉(zhuǎn)一圈所輸出的脈沖數(shù)。（2）最高頻率響應(yīng)在1秒內(nèi)能響應(yīng)的最大脈沖數(shù)。（3）最高轉(zhuǎn)速可響應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下發(fā)生的脈沖能夠被響應(yīng)。2023/5/727第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.2光電編碼器主要參數(shù)（4）信號輸出方式1）電壓輸出由共射級晶體管電路輸出，其輸出電壓隨輸出電流變化有所變化。2）集電極開路輸出直接從晶體管的集電極輸出，使用時需要外加電源。3）推挽輸出當(dāng)輸出信號“1”時，上端晶體管導(dǎo)通，下端晶體管截止；當(dāng)輸出信號“0”時，上端晶體管截止，下端晶體管導(dǎo)通。推挽輸出方式能夠增加輸出驅(qū)動能力，可以增加信號的傳輸距離。2023/5/728第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.2光電編碼器主要參數(shù)4）線驅(qū)動輸出按照RS-422A標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳送電路，可使用雙絞線電纜進(jìn)行長距離傳送。（5）軸允許負(fù)荷表示可加在軸上的最大負(fù)荷，有徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷兩種。徑向負(fù)荷對于軸來說是垂直方向的受力，與偏心、偏角等有關(guān)。軸向負(fù)荷對于軸來說是水平方向的受力，與推、拉軸的力有關(guān)。這兩個力的大小，影響軸的機(jī)械壽命。2023/5/729第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.2.3光電編碼器應(yīng)用圖5-8Z電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的相位分解圖

圖5-9電腦繡花機(jī)控制信號產(chǎn)生電路2023/5/730第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3旋轉(zhuǎn)變壓器5.3.1旋轉(zhuǎn)變壓器基本原理1.正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器2023/5/731第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3旋轉(zhuǎn)變壓器

圖5-11正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的原理結(jié)構(gòu)2023/5/732第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理把旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的這兩相載有位置信息的電壓變換成為可識別的角度數(shù)據(jù)的操作，稱為軸角變換，也叫作位模轉(zhuǎn)換。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的是兩相調(diào)幅的正弦波，其中能夠描述角度信息的物理量是幅值和相位。依據(jù)檢測信息形式的不同，把旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號的處理方式分成鑒相和鑒幅兩種類型。2023/5/733第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理1.鑒相式鑒相式工作方式是一種根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器定子繞組中感應(yīng)電勢的相位來確定轉(zhuǎn)子角度的檢測方式。這種測角方式是在旋轉(zhuǎn)變壓器的正余弦輸出端接入一個相移相加器，將正弦或余弦輸出信號中的一路相移π/2的電角度，再和剩余的另一路相加，對相加后的函數(shù)進(jìn)行檢測得到轉(zhuǎn)子的磁極位置。2023/5/734第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理2023/5/735第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理2.鑒幅式圖5-14鑒幅式工作方式原理框圖2023/5/736第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理3.旋轉(zhuǎn)變壓器─數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（RDC）為了方便與計算機(jī)接口的需要，經(jīng)常通過旋轉(zhuǎn)變壓器－數(shù)字轉(zhuǎn)換器將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的含有軸角量的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。AD2S80A是AD公司生產(chǎn)的專用的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，一方面，它能夠提供高精度的數(shù)字信號輸出，供計算機(jī)系統(tǒng)使用，另外它還有模擬速度輸出信號，可供用戶作為速度反饋信號使用。它是一種特殊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度。它具有精度高、分辨率可變、單片高度集成等優(yōu)點(diǎn)，可用于自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器的數(shù)字轉(zhuǎn)換。2023/5/737第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.3旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用1.旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用于數(shù)字炮控伺服系統(tǒng)圖5-21數(shù)字炮控伺服系統(tǒng)的半自動工作模式的原理框圖

2023/5/738第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.3.3旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用2.基于旋轉(zhuǎn)變壓器反饋的運(yùn)動控制器2023/5/739第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4自整角機(jī)自整角機(jī)是一種將轉(zhuǎn)角變換成電壓信號，或?qū)㈦妷盒盘栕儞Q成轉(zhuǎn)角，通過兩個或兩個以上的組合使用，以實(shí)現(xiàn)角度的傳輸、變換和接收。在現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域的各個部門中，自整角機(jī)廣泛應(yīng)用于自動控制等方面。由包括自整角機(jī)在內(nèi)所組成的同步聯(lián)接系統(tǒng)，是以電信號為聯(lián)系，使遠(yuǎn)距離的兩根或多根機(jī)械轉(zhuǎn)軸能夠精確地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或者同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)角度位置的遠(yuǎn)距離傳輸、變換和指示。2023/5/740第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理1.結(jié)構(gòu)與原理自整角機(jī)一般采用三相繞組方式，基本結(jié)構(gòu)包括一個轉(zhuǎn)子和一個或者三個能夠旋轉(zhuǎn)的定子線圈繞組。一個基本的自整角機(jī)控制發(fā)送器結(jié)構(gòu)如圖5-23所示。三個定子繞組a、b和c是結(jié)構(gòu)完全相同的三組繞組，沿定子內(nèi)圓均勻分布，空間互查120o，成Y型排列。定子繞組又稱為三相對稱整步繞組。轉(zhuǎn)子繞組通常通過集電環(huán)和電刷從Rl和R2端引出。

圖5-23自整角機(jī)控制發(fā)送器結(jié)構(gòu)

2023/5/741第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理2.工作方式

自整角機(jī)根據(jù)運(yùn)行方式不同，分為力矩式自整角機(jī)和控制式自整角機(jī)。力矩式自整角機(jī)可以遠(yuǎn)距離傳輸角度信號，主要用于自動指示系統(tǒng)；控制式自整角機(jī)主要用于隨動系統(tǒng)，作為檢測元件，將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。2023/5/742第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理（1）力矩式自整角機(jī)在力矩式自整角機(jī)系統(tǒng)中，接收方機(jī)械軸角位置的跟隨轉(zhuǎn)動是由自整角機(jī)自身產(chǎn)生的力矩實(shí)現(xiàn)的，見圖5-24。發(fā)送方的自整角機(jī)稱作力矩式自整角發(fā)送機(jī)，而接收方的自整角機(jī)稱作力矩式自整角接收機(jī)。發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的原端為單相繞組，由交流電源供電激磁，負(fù)端為三相繞組，端點(diǎn)依次互相聯(lián)接。當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)某一角度時，其定子繞組輸出一個相應(yīng)的電壓，使接收機(jī)的轉(zhuǎn)子沿同一方向偏轉(zhuǎn)同一角度。當(dāng)發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子以某一速度旋轉(zhuǎn)時，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子也以同一速度跟隨旋轉(zhuǎn)，使兩者的轉(zhuǎn)軸協(xié)調(diào)動作，這種同步聯(lián)接系統(tǒng)通常用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號傳輸和指示。如遠(yuǎn)距離指示液面高度、閥門開度、電梯、礦井提升高度等。2023/5/743第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理圖5-24力矩式整角機(jī)結(jié)構(gòu)原理

2023/5/744第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理圖5-25為利用力矩式整角機(jī)指示液面位置的示意圖，浮子隨液面上升或下降，通過繩索帶動自整角發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，自整角接收機(jī)的轉(zhuǎn)子便會帶動指針隨之轉(zhuǎn)動，準(zhǔn)確指出液面高低。由于這一系統(tǒng)中的自整角機(jī)最后是以所輸出的力矩帶動負(fù)載工作的，故稱為力矩式自整角機(jī)。但它的力矩是有限的，只適于接收機(jī)軸上負(fù)載很輕，而且角度傳輸精度要求又不太高的控制系統(tǒng)中。力矩式自整角系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。2023/5/745第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理圖5-25力矩式整角機(jī)指示液面位置示意圖

2023/5/746第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.1自整角機(jī)工作原理（2）控制式自整角機(jī)在控制式自整角機(jī)系統(tǒng)中，接收方的機(jī)械軸角位置的跟隨轉(zhuǎn)動是由接于系統(tǒng)中的伺服電動機(jī)驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)的。圖5-26所示為控制式自整角機(jī)的原理圖。

圖5-26控制式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

2023/5/747第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.2自整角機(jī)主要參數(shù)1.力矩式自整角機(jī)的主要參數(shù)（1）接收誤差由于摩擦力矩以及發(fā)送機(jī)存在的電氣誤差等因素，接收機(jī)不能與發(fā)送機(jī)完全同步，兩者之間的角差稱為接收誤差。接收誤差是分為靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差兩種。靜態(tài)誤差是指發(fā)送機(jī)緩慢移動，并固定在某一位置上，此時，接收機(jī)與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)角差。動態(tài)誤差是指發(fā)送機(jī)以某一速度旋轉(zhuǎn)，接收機(jī)跟隨發(fā)送機(jī)旋轉(zhuǎn)，兩者之間的角度之差。

2023/5/748第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.2自整角機(jī)主要參數(shù)（2）零位誤差：在力矩式自整角發(fā)送機(jī)中，當(dāng)轉(zhuǎn)子勵磁后，發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子從基準(zhǔn)電氣零位開始，每轉(zhuǎn)過60°，總會有兩根輸出線之間的空載電壓等于零，此位置稱為理論電氣零位。實(shí)際電氣零位與理論電氣零位存在著差異，兩者之差稱為力矩式自整角機(jī)的零位誤差。用角分表示，習(xí)慣上以累積誤差的形式表示，即取各點(diǎn)零位誤差中正負(fù)最大誤差絕對值之和的一半表示，它的大小決定發(fā)送機(jī)的精度。2023/5/749第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.2自整角機(jī)主要參數(shù)（3）比整步轉(zhuǎn)矩它是指失調(diào)角為1°時，自整角機(jī)軸上的整步轉(zhuǎn)矩，比整步轉(zhuǎn)矩的大小表征克服摩擦力矩和反應(yīng)力矩的能力。比整步轉(zhuǎn)矩是自整角接收機(jī)一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它直接影響力矩式自整角系統(tǒng)的靈敏度。（4）阻尼時間所謂阻尼時間，就是指強(qiáng)迫接收機(jī)轉(zhuǎn)子失調(diào)177°±2°，放松后，經(jīng)過衰減振蕩達(dá)到協(xié)調(diào)位置所需的時間。阻尼時間越短，表示接收機(jī)的跟隨性越好。2023/5/750第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.2自整角機(jī)主要參數(shù)2.控制式自整角機(jī)的主要參數(shù)（1）電氣誤差當(dāng)控制式自整角機(jī)在靜態(tài)運(yùn)行下到達(dá)新的協(xié)調(diào)位置，即輸出電壓等于剩余電壓時，發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度與自整角變壓器轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度之差稱為電氣誤差或靜態(tài)誤差。以角分表示，其允許范圍為3′～10′。它的大小直接影響系統(tǒng)的精度，控制式自整角機(jī)精度等級就是根據(jù)電氣誤差分類的。（2）剩余電壓剩余電壓也稱零位誤差。理論上，當(dāng)接收機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時，接收機(jī)的輸出電壓應(yīng)等于零。但實(shí)際上輸出電壓不為零。當(dāng)接收機(jī)和發(fā)送機(jī)處在協(xié)調(diào)位置時，輸出繞組的端電壓被稱為剩余電壓，它會降低系統(tǒng)的靈敏度。2023/5/751第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.2自整角機(jī)主要參數(shù)（3）比電勢比電勢是控制式自整角機(jī)在失調(diào)角為1°時自整角變壓器的空載輸出電壓，比電勢是自整角變壓器一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它直接影響系統(tǒng)的靈敏度。比電勢越大，靈敏度越高。（4）相位移自整角機(jī)得相位移是在次級開路情況下，次級輸出電壓相對于初級勵磁電壓在時間上的相位差。相位移的大小主要與阻抗參數(shù)有關(guān)。勵磁頻率高、幾何尺寸大的自整角機(jī)相位移相對較小。一般自整角機(jī)的相位移都在10°以下。2023/5/752第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.3自整角機(jī)─數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（SDC）ZSZ系列轉(zhuǎn)換器是國產(chǎn)的自整角機(jī)-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它采用跟蹤技術(shù)、模塊化結(jié)構(gòu)和二階伺服原理設(shè)計。輸入信號來自三線自整角機(jī)信號，輸出信號是與TTL電平兼容的并行自然二進(jìn)制碼數(shù)字量，主要用于角度位移量的檢測與控制。它與美國AD公司SDC17系列轉(zhuǎn)換器兼容。2023/5/753第53頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.3自整角機(jī)─數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（SDC）1.結(jié)構(gòu)與原理圖5-27ZSZ系列轉(zhuǎn)換器原理框圖

2023/5/754第54頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.3自整角機(jī)─數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（SDC）2.

引腳功能2023/5/755第55頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.3自整角機(jī)─數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（SDC）

3.

連接方式

圖5-29輸入比例電阻連接方式2023/5/756第56頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.3自整角機(jī)─數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（SDC）

圖5-30ZSZ系列芯片的數(shù)字接口電路

2023/5/757第57頁，共62頁，2023年，2月20日，星期四5.4.4自整角機(jī)應(yīng)用1.

精密位置檢測系統(tǒng)利用一臺自整角機(jī)和一個SDC模塊可組成一個軸角編碼裝置，完成軸角的數(shù)字檢測。如系統(tǒng)要求的靜差很小，可選用由高精度等級的自整角機(jī)和輸出位數(shù)更多的SD