数字式传感器课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0755-83376489,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0755-83376489,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,可编辑,第,10,章 数字式传感器,10.1,光栅传感器,10.2,磁栅传感器,10.3,感应同步器,10.4,角数字编码器,10.5,频率式数字传感器,1,可编辑第10章 数字式传感器 10.1 光栅,可编辑,第,10,章 数字式传感器,模拟式传感器,模拟量,传感器,数字式传感器,数字量,数字式传感器的优点：,测量精度与分辨率高，无读数误差；,抗干扰能力强，稳定性好，易于远距离传输；,易于与微机接口，便于信号处理和实现自动化测控。,数字式传感器分类：,脉冲数字式：计量光栅；磁栅；感应同步器；角数编,码器；,数字频率式：振荡电路；振筒；振膜；振弦。,2,可编辑第10章 数字式传感器 模,可编辑,10.1,光栅传感器,物理光栅：衍射现象；用于光谱分析、波长测量等,光栅,线位移长光栅,长度测量,计量光栅：莫尔条纹现象,（透射式和反射式） 角位移圆光栅,角度测量,3,可编辑10.1 光栅传感器3,可编辑,10.1,光栅传感器,10.1.1,光栅传感器的结构和原理,10.1.1.1,结构：,图,10-1,黑白透射,式光栅示意图,4,可编辑10.1 光栅传感器10.1.1光栅传感器的结构和原,可编辑,10.1,光栅传感器,结构,:,照明系统：普通白光源，,GaAs,固态光源,等；,光栅副：主光栅或标尺光栅，指示光栅；,光电接收元件：光电池或光敏三极管。,光栅：,刻线宽度,a,，刻线间距,b,，通常,a,=,b,=,W,/2,；或,a,:,b,=1.1:0.9,；,光栅栅距（或光栅常数）,W,=,a,+,b,；,光栅规格：,10,、,25,、,50,、,100,线,/mm,。,5,可编辑10.1 光栅传感器 结构:5,可编辑,10.1,光栅传感器,10.1.1.2,工作原理,1,莫尔（,Moire,）条纹的形成,光栅常数相同的两块光栅相互叠合在一起时，若两光栅刻,线之间保持很小的夹角,，由于遮光效应，在近于垂直栅线,方向出现若干明暗相间的条纹，即莫尔（,Moire,）条纹。如,图,10-2,所示。,Moire,条纹的间距,B,为,图,10-2,光栅和横向,莫尔条纹,（,10-1,）,6,可编辑10.1 光栅传感器10.1.1.2工作原理图10-,可编辑,10.1,光栅传感器,2.,莫尔（,Moire,）条纹的基本特性,（,1,）两光栅作相对位移时，其横向,Moire,条纹也产生相应,移动，其位移量和移动方向与两光栅的移动状况有严格的对,应关系；,（,2,）光栅副相对移动一个栅距,W,，,Moire,条纹移动一个间,距,B,，由,B,=,W,/,知，,B,对光栅副的位移有放大作用，鉴于,此，计量光栅利用,Moire,条纹可以测微小位移；,（,3,）,Moire,条纹的光强是一个区域内许多透光刻线的综合,效果，因此，它对光栅尺的栅距误差有平均效果；,（,4,）,Moire,条纹的光强变化近似正弦变化，便于采用细分,技术，提高测量分辨率。,7,可编辑10.1 光栅传感器 2. 莫尔（Moire）,可编辑,10.1,光栅传感器,10.1.2,光栅传感器的测量电路,10.1.2.1,光栅的输出信号,主光栅与指示光栅作相对位移产生莫尔条纹，光电元件在,固定位置观测莫尔条纹移动的光强变化，并将光强转换成电,信号输出。光电元件输出电压,u,o,与位移量,x,成近似正弦关,系。,光电元件输出电压,u,o,可表示为,式中，,U,av,输出信号的平均直流分量；,U,m,输出信号的,幅值 ，,U,m,=,U,av,。,(10-2),8,可编辑10.1 光栅传感器10.1.2 光栅传感器的测量电,可编辑,10.1,光栅传感器,光栅输出信号的光电转换电路及其输出信号波形如图,10-3,所示。,图,10-3,光栅输出信号,（,a,）光电转换系统示意图（,b,）输出信号波形,9,可编辑10.1 光栅传感器 光栅输出信号的光电转换电,可编辑,10.1,光栅传感器,光栅传感器测位移,x,的原理：,当位移量,x,变化一个栅距,W,时，其输出信号,u,o,变化一个周,期，若对输出正弦信号,u,o,整形成变化一个周期输出一个脉,冲，则位移量,x,为,x,=,NW,(10-3),式中，,N,脉冲数；,W,光栅栅距。,输出信号灵敏度：,输出电压信号的斜率为,(10-4),由上式可见，当,2,x,/,W,=,n,，即,x,=,W,/2,、,W,、,3,W,/2,、,时，斜率最大，灵敏度最高。故其输出信号灵敏度,K,u,为,K,u,=2,U,m,/,W,(10-5),10,可编辑10.1 光栅传感器 光栅传感器测位移x的原,可编辑,10.1,光栅传感器,10.1.2.2,辨向原理,计量光栅辨向原理电路如图,10-4,所示。,图,10-4,光栅辨向原理图,11,可编辑10.1 光栅传感器10.1.2.2 辨向原理图10,可编辑,10.1,光栅传感器,辨向原理：,在相距,B,/4,位置设置两个光电元件,1,和,2,，得到两个相位差,/2,的,Moire,条纹正弦电压信号,u,1,和,u,2,，然后送到辨向电路中,去处理。正向移动（,A,）时，,Y,1,输出脉冲，计数器作加法计,数；反向移动（ ）时，,Y,2,输出脉冲，计数器作减法计,数。由此辨向，进行位移的正确测量。,12,可编辑10.1 光栅传感器 辨向原理：12,可编辑,10.1,光栅传感器,10.1.2.3,细分技术,细分技术就是当,Moire,条纹变化一个周期时，输出若干个,计数脉冲，减小脉冲当量以提高分辨率。,1.,机械细分,(,位置细分或直接细分,),在一个,Moire,条纹间距上相距,B,/4,依此设置四个光电元件。,当,Moire,条纹变化一个周期时，可以获得依此相差,/2,的四个,正弦信号，从而依此获得四个计数脉冲（见图,10-5,），实现,四细分。,图,10-5,四倍频机械细分法,13,可编辑10.1 光栅传感器10.1.2.3 细分技术图10,可编辑,10.1,光栅传感器,2.,电子细分（正、余弦组合技术）,电子细分只需在一个,Moire,条纹间距上相距,B,/4,的位置,设置两个光电元件，获得相差,/2,的两个正弦信号,u,1,=,U,m,sin(2,x,/,W,),；,u,2,=,U,m,cos(2,x,/,W,),（,10-6,）,（,1,）四倍频细分,由,u,1,、,u,2,及其各自的反相信号,u,3,、,u,4,，可以获得依此相,差,/2,的四个正弦信号，从而获得四个计数脉冲，实现四,细分。,14,可编辑10.1 光栅传感器 2.电子细分（正、余弦组,可编辑,10.1,光栅传感器,（,2,）电阻电桥细分,图,10-6,为电阻电桥细分电路，,u,1,、,u,2,分别为式（,10-6,）所,示两光电元件输出的两个,Moire,条纹电压信号，设电桥负载,电阻无穷大，则电桥输出电压,u,o,为,(10-7),电桥平衡条件,R,2,u,1,+,R,1,u,2,=0,令,2,x,/,W,=,，则式（,10-6,）改写为,u,1,=,U,m,sin,和,u,2,=,U,m,cos,，代入上式，得,tan,=,R,1,/,R,2,（,10-8,）,R,1,/,R,2,x,=,W,/2=,W,tan,-1,(-,R,1,/,R,2,)/ 2,图,10-6,电阻电桥细分原理,15,可编辑10.1 光栅传感器 （2）电阻电桥细分 电,可编辑,10.1,光栅传感器,由于,R,1,/,R,2,与位移,x,有严格的对应关系，用电桥平衡信号,（,u,o,=0,）去触发施密特电路，便发出脉冲计数信号。从式,（,10-8,）可见，只有在二、四象限内才能满足条件。但是，,如果同时用,u,1,、,u,2,的反向信号，便可在四个象限中得到任意,的细分组合。图,10-7,就是这种电阻电桥,10,细分电路的例子。,图,10-7,电阻电桥,10,细分电路,16,可编辑10.1 光栅传感器 由于R1/R2与位移,可编辑,10.1,光栅传感器,（,3,）电阻链细分法,电阻链细分实质上也是电桥,细分，只是结构形式不同而已。,如图,10-8,所示，对任一输出电,压为零时，有如下关系,10-8,电阻链细分电路,（,10-9,）,17,可编辑10.1 光栅传感器 （3）电阻链细分法10-8,可编辑,10.2,磁栅传感器,10.1.3,零位光栅和绝对零位,光栅测量系统是一个增量式测量系统，在测量过程中，它,只有相对零位。实际测量过程中需确定一个基准点，即绝对,零位。,零位光栅确定系统的绝对零位。零位光栅是在标尺光栅和,指示光栅的原有刻线之外另行刻制的，最简单的零位光栅刻,线是一条单独刻制的透光亮线。,圆光栅,传感器结构原理与直线光栅相仿，它用于角位移测,量。,18,可编辑10.2 磁栅传感器10.1.3零位光栅和绝对零位1,可编辑,10.2,磁栅传感器,10.1.4,光栅传感器的应用,光栅传感器因其测量精度高、量程大、易于实现系统的自动化和数字,化，广泛应用于机械工业中数控机床的闭环反馈控制、工作母机的坐标,测量、机床运动链的比较和反馈校正以及工件和工模具形状的二维和三,维坐标精密检测等方面。图,10-13,是透射长光栅传感器结构示意图。,图,10-13,透射长光栅传感器,19,可编辑10.2 磁栅传感器10.1.4光栅传感器的应用图1,可编辑,10.2,磁栅传感器,10.2.1,磁栅传感器的结构和工作原理,结构：,磁栅传感器有磁栅（磁尺或磁盘）、磁头和检测电路等组成，如图,10-14,所示。,图,10-14,磁栅传感器,示意图,20,可编辑10.2 磁栅传感器10.2.1磁栅传感器的结构和工,可编辑,10.2,磁栅传感器,磁信号节距,：,长磁栅，,=0.05mm,，,0.02mm,两种；磁栅条数在,10030000,之间。,磁头：,动态磁头，非调制性磁头或速度响应式磁头；,静态磁头，磁通响应式磁头或调制式磁头。,21,可编辑10.2 磁栅传感器 磁信号节距：21,可编辑,10.2,磁栅传感器,原理：,动态磁头,与磁栅间以一定速度相对移动时，磁头线圈输,出正弦感应信号，信号的大小与移动速度有关。结构原理如,图,10-16,所示。,图,10-16,动态磁头结构与读出信号,22,可编辑10.2 磁栅传感器 原理：图10-16 动,可编辑,10.2,磁栅传感器,静态磁头,为多间隙磁头，磁芯上具有两个绕组（激磁绕组,N,2,和输出绕,组,N,1,），它根据激磁绕组所产生的磁感应强度和磁尺上的磁化强度的变,化情况，输出一个与磁尺位置相对应的电信号。静态磁头结构如图,10-17,所示。,图,10-17,静态磁头结构,23,可编辑10.2 磁栅传感器 静态磁头为多间隙磁头，,可编辑,10.2,磁栅传感器,24,可编辑10.2 磁栅传感器24,可编辑,10.2,磁栅传感器,静态磁头,的工作原理如图,10-18,所示。激磁绕组相当于,一个非线性电感，激磁电流也是非线性的。磁芯回路中的,和,R,m,随激磁电流工作的磁化曲线不同区段而变化。磁阻,R,m,在磁芯中的作用相当于一个“磁开关”，对磁尺产生的,磁通起“导通”和“阻断”作用，从而引起输出绕组的磁芯回,路中的磁通变化，产生感应电动势。每一激磁电压周期内,有两次磁通变化，感应电动势频率是激磁电压频率的,2,倍，幅值与磁尺所产生的磁通量大小成比例。,25,可编辑10.2 磁栅传感器 静态磁头的工作原理如,可编辑,10.2,磁栅传感器,图,10-18,静态磁头磁栅传感器工作原理图,26,可编辑10.2 磁栅传感器26,2024/8/29,27,2023/9/427,可编辑,10.2,磁栅传感器,10.2.2,磁栅传感器测量系统,磁栅传感器测量系统都采用两个多间隙磁头来读出磁尺上,的磁信号，如图,10-14,所示。双磁头间隔,/4,安置，则两磁头,的磁信号相位差,/4,，输出绕组输出相位差,/2,的两正弦信号,(10-14),式中，,磁尺磁信号的空间波长；,x,磁头在一个波长,内,的位置状态；,输出信号的频率，,=2,f,（激励信号频率,为,f,/2,）；,E,O1,、,E,O2,两输出信号的幅值，通过调整，可使,E,O1,=,E,O2,=,E,O,。,28,可编辑10.2 磁栅传感器10.2.2磁栅传感器测量系统2,可编辑,10.2,磁栅传感器,若采用鉴幅方式，则先经检波去掉高频载波，得,(10-15),再送相关电路进行细分、辨向后输出。,29,可编辑10.2 磁栅传感器 若采用鉴幅方式，则先经,可编辑,10.2,磁栅传感器,若采用鉴相方式，用两个相差,/4,的激磁信号激励，则输,出信号为,(10-16),将这两个信号经求和处理后，可得输出信号为,(10-17),这是一个幅值不变、相位随磁头与磁栅相对位置,x,而变化,的信号，利用鉴相电路测量出相位，便可确定,x,。,30,可编辑10.2 磁栅传感器 若采用鉴相方式，用两个,可编辑,10.2,磁栅传感器,10.2.3,磁栅传感器的特点和误差分析,磁栅传感器录制的磁信号的空间波长,稍大于计量光栅,的栅距,W,；,零磁栅录制比零位光栅刻线简单；,存在零位误差和细分误差；,系统总误差在,0.01,m,以内；,分辨力为,15,m.,。,31,可编辑10.2 磁栅传感器10.2.3磁栅传感器的特点和误,可编辑,10.3,感应同步器,感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随,位置不同而变化的原理而制成的测位移的传感,器，其输出是数字量，测量精度高，并且能测,1,m,以上的大位移，因而广泛应用于数控机床。,32,可编辑10.3 感应同步器 感应同步器是利用两个平,可编辑,10.3,感应同步器,10.3.1,感应同步器的结构和工作原理,结构：,直线式,:,滑尺,（平面分段绕组，正、余弦绕,组）和,定尺,（平面连续绕组）,感应同步器,旋转式,(,圆盘式,),：,转子,（平面连续绕组）和,定子,（平面分段绕组，正、余弦组）,感应同步器的,连续绕组,和,分段绕组,相当于变压器的,原边绕,组,和,副边绕组,，利用交变电磁场和互感原理工作。,33,可编辑10.3 感应同步器10.3.1感应同步器的结构和,可编辑,10.3,感应同步器,图,10-19,直线式感应同步器示意图 图,10-20,圆感应同步器示意图,34,可编辑10.3 感应同步器 图10-19 直线式感应同,可编辑,10.3,感应同步器,原理：,图,10-21,画出一个简化了的直线式感应同步器结构，用来,定性地说明它的输出感应电动势与相对位置之间的关系。,图,10-21,感应同步器的相对位置与输出感应电动势的关系,S,正弦绕组；,C,余弦绕组；,(f),感应电势与位移关系曲线,35,可编辑10.3 感应同步器 原理：图10-21,可编辑,10.3,感应同步器,如图（,10-21,），在滑尺的余弦绕组加上激励电压。由于,绕组导片的长度远大于其端部，导片的长度与气隙之比又远,大于,1,，因此，为了简化，可以略去定、滑尺绕组的端部影,响，并将导片视为无限长导线。为了进一步简化，把激励的,正弦电压看成带正、负号的“,直流,”持续增长情况。设其相应,的激励电流方向如图中所示。,图,10-21(a),所示，余弦绕组中的电流在定尺绕组中感应的,电动势之和为零。这个位置称为感应同步器的零位置。,当滑尺向右移动一段距离,(,W,8),，如图,10-21(b),的位置,时，保持激励电压不变，如图所示，余弦绕组左侧导片在定,尺绕组中感应的电动势比右侧导片所感应的大，定尺绕组中,感应电动势的总和就不再为零，它的感应电流的方向如图中,所示。,36,可编辑10.3 感应同步器 如图（10-21），在,可编辑,10.3,感应同步器,可以得出，定尺的感应电动势随着滑尺的右移而增大，在,向右移动,W,4,位置时,(,图,10-21(c),，达到最大值。,滑尺继续向右移动，定尺的感应电动势又逐渐减小。当移,过,W,2,位置,(,图,10-21(d),时又回复到零。滑尺再继续向右,移，定尺绕组中又开始有感应电动势输出，但是电动势的极,性改变了。在滑尺右移,3,W,4,位置图,(10-21(e),时，定尺绕组,中的感应电动势达到负的最大值。,滑尺继续向右移动，定尺中的感应电动势会逐渐减小。当,移过距离,W,时，回复到图,10-21(a),的位置状态，定尺绕组中,的感应电动势也回复到开始时的零态。只是相对位置右移了,一个周期,W,。再继续移动将重复以上过程。,37,可编辑10.3 感应同步器 可以得出，定尺的感应电,可编辑,10.3,感应同步器,可见，当滑尺绕组上加上激励电压时，定尺输出感应电动,势是滑尺与定尺相对位置的正弦函数，如图,10-21(f),所示，,可以写成,（,10-18,）,式中，,=2,x,/,W,，是位移所形成的正弦电压的相位角。,同理，如果滑尺正弦绕组加上与余弦绕组相同的激励电,流，则由于正、余弦绕组在空间位置上相差,/2,的相位角,(,即,空间位置相差,W,/4),，在同样移动情况下，将会在定尺绕组,中产生相同的感应电动势，只不过相位差,/2,而已。为后面,讨论方便，可以将正、余弦绕组在定尺中的感应电动势分别,写成,（,10-19,）,38,可编辑10.3 感应同步器 可见，当滑尺绕组上加上,可编辑,10.3,感应同步器,10.3.2,信号处理方式,1.,鉴相法,如果滑尺的正、余弦绕组中的激励电压不是前面简化假设,的“直流”情况，而是交流激励电压，则在定尺中的感应电动,势,e,s,和,e,c,将不再是幅值,E,m,恒定、与相对位移成正、余弦关,系，而是幅值交变的正、余弦关系。,实际应用时，在滑尺的正、余弦绕组上供给频率相同、相,位差,/2,的交流激励电压，即,正弦绕组激磁电压,u,s,=,U,m,sin,t,余弦绕组激磁电压,u,c,=,U,m,cos,t,（,10-20,）,式中，,U,m,激磁电压幅值。,39,可编辑10.3 感应同步器10.3.2 信号处理方式39,可编辑,10.3,感应同步器,由于定尺和滑尺都是平面绕圈，这种“线圈”又是由导体往,复曲折构成的“匝”，它并不是平面螺线，更不是柱形螺管，,所以感抗,L,是非常小的，可以略去,L,而只考虑其电阻,R,，于是,上列两激励电压在各自的线圈中产生的电流是,(10-21),这种激励电流在定尺中所感应出的电动势分别为,(,e,=,kdi,/,dt,),(10-22),式中，,k,s,和,k,c,分别为正、余弦绕组与定尺绕组间的耦合系数,40,可编辑10.3 感应同步器 由于定尺和滑尺都是平面,可编辑,10.3,感应同步器,定尺绕组中感应电动势为滑尺的正、余弦绕组共同产生,的，为,当,k,s,=,k,c,=,k,时，上式可以写成,(10-23),上式表明定尺绕组中的感应电动势,e,o,的相位是感应同步器,相对位置,角,(,或位置,x),的函数，位移每经过一个节距,W,，感,应电动势,e,o,则变化一个周期,(2,),。检测,e,o,的相位，就可以确,定感应同步器的相对位置。因此，这种方法称为,鉴相法,。,41,可编辑10.3 感应同步器 定尺绕组中感应电动势为,可编辑,10.3,感应同步器,2,鉴幅法,如果滑尺绕组的激励电压分别为,正弦绕组,u,s,=,U,m,cos,cos,t,余弦绕组,u,c,=,U,m,sin,cos,t,则在定尺绕组中产生的感应电动势的总和为,e,o,= e,c,+e,s,=,kU,m,sin,t,sin,cos,kU,m,sin,t,cos,sin,=,kU,m,sin(,)sin,t =,E,m,sin(,)sin,t,(10-24),式,(10-24),表明，激励电压的电相角,值与感应同步器的相对,位置,角有对应关系。调整激励电压的,值，使输出感应电动,势,e,o,的幅值为零，此时，激励电压的,值就反映了感应同步,器的相对位置,。通过检测感应电动势的幅值来测量位置状,态或位移的方法称为,鉴幅法,。,42,可编辑10.3 感应同步器 2鉴幅法42,可编辑,10.3,感应同步器,在这种情况下，利用专门的鉴幅电路，检查,e,o,的幅值是否,等于零。若不等于零，则判断,(,)0,或是,(,)0,，通过对,的自动调整，使达到,(,)=0,。最后测出稳定后的,值，它,就是,值。由于,=,=2,x,W,，所以,(10-25),这就是鉴幅法测位移,x,的原理。,若设在初始状态时,=,，则,e,=0,。然后滑尺相对定尺存在,一位移,x,，使,+,，则感应电动势增量为,（,10-26,）,由此可见，在位移增量,x,较小时，感应电动势增量,e,的幅,值与,x,成正比，通过鉴别,e,的幅值，就可以测出,x,的大小,.,43,可编辑10.3 感应同步器 在这种情况下，利用专门,可编辑,10.3,感应同步器,实际中设计了这样一个电路系统，每当位移,x,超过一定,值,(,例如,0.0lmm),，就使,e,的幅值超过某一预先调定的门槛,电平，发出一个脉冲，并利用这个脉冲去自动改变激励电,压幅值，使新的,跟上新的,。这样继续下去，便把位移量,转换成数字量，从而实现了对位移的数字测量。,44,可编辑10.3 感应同步器 实际中设计了这样一个电,可编辑,10.3,感应同步器,10.3.3,直线式感应同步器的接长与定尺激励方式,标准型直线式感应同步器定尺的规定长度为,250mm,，单块,使用时有效长度为,180mm,左右。因此，当测量长度超过,180mm,时，需要用两块以上的定尺接长使用。,定尺接长后输出电动势会减弱。这是因为接长后感应同步,器输出阻抗增大所造成的。为此，当测量长度超过一定值,时，需要对定尺采取串、并联组合的方法来改善信号条件。,3m,以下的接长，采用定尺绕组串联接线方式；,3m,以上的大行程接长，往往采用分段串联后再并联的,接线方式。,定尺接长时，在接缝区因为磁路的变化将出现误差跳动的,现象。目前我国已能生产长度为,lm,，精确度达,1.5,m,的定,尺，这将有助于改进直线式感应同步器的接长工作。,45,可编辑10.3 感应同步器10.3.3 直线式感应同步器,可编辑,10.3,感应同步器,为了改善滑尺激励的缺点，,20,世纪,70,年代中期出现了定,尺激励技术。定尺激励工作方式是在定尺绕组输人一个激,励信号，如,U,m,cos,t,，滑尺绕组中就分别输出两个幅值与,感应同步器位置状态,有关的相位差,/2,的信号,e,s,=,kU,m,sin,sin,t,，,e,c,=,kU,m,cos,sin,t,（,10-27,）,通过相应的电路处理，就可以测出感应同步器的位置状态,的值，进而确定位置,x,。,46,可编辑10.3 感应同步器 为了改善滑尺激励的缺点,可编辑,10.3,感应同步器,定尺激励工作方式的优点：,(1),因激励信号的负载是一个恒定负载,定尺，它不需要像滑尺激励方,式那样改变有关参数，电路中没有开关元件，因此，可以有效地加强激,励，提高输出信号电平。,(2),在系统中，定尺是处于强信号电平下，滑尺是处于弱信号电平下。,因此，定尺激励改善了信号通道的信噪比，提高了抗干扰能力。,(3),在感应同步器的制作中，不可能保证滑尺两个绕组的空间位置完全,正交,(,相差,W,/4,间隔,),，因而也就引人了一定的测量误差。这种误差在滑,尺激励方式中是无法弥补的。但是，在定尺激励方式下，因为它的处理,电路在感应同步器的后面，因此可以对这种误差加以校正。因而有利于,提高细分，实现高精度测量。,(4),在对正、余弦函数信号的处理中不涉及功率，因此，有利于提高电,路工作的稳定性和可靠性。,47,可编辑10.3 感应同步器 定尺激励工作方式的优点,可编辑,10.3,感应同步器,10.3.4,感应同步器的绝对坐标测量系统,感应同步器作为,位移测量,传感器，当位移量在一个节距,W,内时，它是一个闭环的跟踪系统，亦即,必须等于,，或者接,近于,，系统才处于稳定状态，因而具有良好的抗干扰能力,和可靠性。但是，当测量范围超过感应同步器的节距,W,时，它仍然属于增量式的数字测量系统。因此，闭环跟踪的,优点就大为削弱了。,为了充分发挥感应同步器的优点且在长距离位移后仍能测,出位移的绝对值，必须在上述感应同步器上加以改进，三重,感应同步器就可以实现大量程范围内的闭环跟踪测量。,48,可编辑10.3 感应同步器10.3.4 感应同步器的绝,可编辑,10.3,感应同步器,三重感应同步器,如图,10-22,所示，定尺和滑尺均有粗、中、,细三套绕组。其中细尺和普通定尺、滑尺一样，栅条都是和,位移方向垂直的，其节距,W,x,=2mm,。滑尺的粗、中绕组的栅,条与位移方向平行。定尺的粗、中绕组的栅条相对于位移倾,斜不同的角度：,定尺的中绕组栅条与位移方向夹角,=1,8,45,；,粗绕组栅条与位移方向夹角,=1,4,。,细绕组用来确定,1mm,内的位置状态,分辨力一般为,0.1mm,；,中绕组节距,W,z,=100mm,，用来确定,1100mm,内的位置状态,;,粗绕组节距,W,c,=4000mm,，用来确定,1004000mm,内的位置,状态。,这三套绕组构成一套,4000mm,范围内的绝对坐标测量系统。,49,可编辑10.3 感应同步器 三重感应同步器如图10,可编辑,10.3,感应同步器,图,10-22,三重感应同步器,50,可编辑10.3 感应同步器图10-22 三重感应同步器,可编辑,10.3,感应同步器,10,3,5,误差分析,感应同步器的误差：,零位误差,是指在只有一组激励绕组的情况下定尺输出,零电压时的实际位移量与理论位移量之差。,引起零位误差的原因可能有刻划误差、安装误差、变形误,差以及横向段导电片中的环流电动势的影响等。,51,可编辑10.3 感应同步器1035 误差分析51,可编辑,10.3,感应同步器,细分误差,是指在一个周期中每个细分点的实际细分值,与理论细分值之差。产生细分误差，除了电路方面的原因,外，在感应同步器方面，主要是由于定尺输出信号不符合前,述理论关系引起。这可能由于：,正、余弦绕组产生的感应电动势幅值不等；,感应电动势与位移,x,间不完全符合正弦、余弦关系；,两路信号的正交性有偏差等。,旋转式感应同步器,的工作原理与直线式相似，只不过它是,用于角度的测量。,52,可编辑10.3 感应同步器 细分误差 是指,可编辑,10.3,感应同步器,作业：,10-1,，,10-3,，,10-4,，,10-5,，,10-8,53,可编辑10.3 感应同步器53,2024/8/29,54,2023/9/454,