感应同步器的基本工作原理与信号处理方式

1.基本工作原理

将感应同步器定尺与滑尺面对面地安装在一起，并使两者之间留有约0.25mm的间隙。在定尺绕组上加上激励电流i＝Imsinωt，于是滑尺绕组中便产生感应电势，其值为

e＝＝KImωcosωt＝k Umωcosωt

式中，K是定尺绕组与滑尺绕组的耦合系数，它与许多因素有关，这里值得指出的是，它还与两绕组的相对位置有关。

图11－15所示为感应同步器的工作原理。图11－15（a）的A点处滑尺中的余弦绕组与定尺绕组重合，耦合系数Kc最大，而正弦绕组正好跨在定尺绕组上，通过正弦绕组的磁力线左右各半，方向相反，相互抵消，耦合系数Ks为零；图11－15（a）的B点处滑尺向右移W／4，则Kc为零，Ks为最大；图11－15（a）的C点处滑尺向右移至W／2处，余弦绕组与定尺反向重合，Kc为反向最大，正弦绕组又跨在定尺绕组上，Ks为零；同理，图11－15（a）的D点处Kc为零，Ks为反向最大；图11－15（a）的E点处又重复到图11－15（a）的A点处位置。从以上分析可作出如图11－15（b）所示的正弦、余弦绕组耦合系数与相对位置的关系曲线。

图11－15 感应同步器的工作原理

（a）定尺和滑尺的相对位置；（b）正弦、余弦绕组的耦合系数与相对位置的关系

正弦绕组、余弦绕组耦合系数与相对位置关系可写为

式中 K0——最大耦合系数；

x——位移量；

W——绕组的周期。

综上可得正弦绕组、余弦绕组的感应电动势为

式中 Em＝K0Umω。

利用专门设计的电路对感应电势进行适当处理，就可以把位移量x检测出来。

2.信号处理方式

与磁栅式传感器相同，感应同步器输出信号也可采用不同的处理方式。从励磁形式来说，一般可分为两大类：一类是以滑尺 （或定子）励磁，由定尺 （或转子）取出感应电动势；另一类则相反，目前较多采用的是前一类形式的激励。

依信号处理方式而言，一般可分为鉴相型、鉴幅型和脉冲调宽型3种，而脉冲调宽型本质上也是一种鉴幅型的信号处理方式。下面简要介绍感应同步器鉴相型和鉴幅型的信号处理方式。

（1）输出信号的鉴相处理

若正弦绕组、余弦绕组的电动势如下式，即则可以用与磁栅式传感器同样的鉴相处理方式处理。

（2）输出信号的鉴幅处理

若在滑尺的正弦绕组、余弦绕组上施加同频率、相位相反、不同幅值的交流励磁电压us和uc（由专用的信号发生器提供），us、uc的表达式为

us＝Ucosφcosωt

uc＝－Usinφcosωt

定尺绕组的感应电动势分别为

es＝－ωK0Ucosφssinωt

ec＝ωK0Usinφcossinωt

定尺上的总电动势为

e＝ec＋es＝ωK0Usinφcosinωt－ωK0Ucosφsinωt

＝ωK0Usin（φ－θx）sinωt＝Emsinωt

式中 θx＝2πx W；

Em＝ωK0Usin（φ－θx）。

所以，e的幅值Em＝ωK0Usin（φ－θx）与定尺、滑尺的相对位移就建立了联系，可通过对e的幅值的测量，测出定尺、滑尺间的相对位移。