直线式感应同步器幻灯片.ppt

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1、直线式感应同步器第1页，共20页，编辑于2022年，星期一第2页，共20页，编辑于2022年，星期一直线式感应同步器的结构直线式感应同步器的结构第3页，共20页，编辑于2022年，星期一直线式感应同步器直线式感应同步器 利用两个平面形印刷利用两个平面形印刷绕组，其间保持均匀气绕组，其间保持均匀气隙隙 作相对平行移动，作相对平行移动，根据交变磁场和互感原根据交变磁场和互感原理而工作的。理而工作的。第4页，共20页，编辑于2022年，星期一W2片宽片宽a2间隔间隔b2定尺定尺定尺定尺为连续绕组，节距为连续绕组，节距W22(a2b2)，其中，其中a2为导电片宽，为导电片宽，b2为片间间为片间间隙，定

2、尺节距即为检测周期隙，定尺节距即为检测周期W，常取，常取W22mm。滑尺滑尺为分段绕组，分为正弦和余弦绕组两部分为分段绕组，分为正弦和余弦绕组两部分,两绕组的节距都两绕组的节距都为为W12(a1b1)，一般取，一般取W1W2或或W12W2/3。2121l1W1a1b1第5页，共20页，编辑于2022年，星期一0.15 0.35mm 节距2（2mm）节距（0.5mm）直线式感应同步器的安装直线式感应同步器的安装结构：二尺与导轨平行 sin cos定尺定尺（连续感应绕组）：（连续感应绕组）：固定在机床的固定部件固定在机床的固定部件滑尺滑尺（分段励磁绕组：正弦（分段励磁绕组：正弦+余弦）：余弦）：固

3、定在移动部件固定在移动部件滑尺上有正弦和余弦励滑尺上有正弦和余弦励磁绕组，在空间位置上磁绕组，在空间位置上相差相差1/4节距，定尺和滑节距，定尺和滑尺绕组的节距相同。尺绕组的节距相同。第6页，共20页，编辑于2022年，星期一 若若滑尺绕组加励磁电压滑尺绕组加励磁电压，则由于，则由于电磁感应而在定尺绕电磁感应而在定尺绕组上产生感应电压组上产生感应电压，其大小取决于，其大小取决于滑尺与定尺的相对位滑尺与定尺的相对位置。置。直线式感应同步器的工作原理直线式感应同步器的工作原理2/2E定尺定尺正弦绕组正弦绕组滑尺滑尺余弦绕组余弦绕组VsVci1i2（当正弦绕组与（当正弦绕组与定尺绕组对齐时，定尺绕组

4、对齐时，余弦绕组与定尺余弦绕组与定尺绕组绕组相差相差1/4节距。）节距。）第7页，共20页，编辑于2022年，星期一p当滑尺处于当滑尺处于A A位置位置，即滑，即滑 尺绕组与定尺尺绕组与定尺绕组绕组完全对应重完全对应重 合合，定尺绕组线圈中，定尺绕组线圈中穿穿入入的的磁磁 通最多通最多，则定尺上的，则定尺上的感应电压最感应电压最大大。随着滑尺相对定尺做平随着滑尺相对定尺做平 行移动，穿行移动，穿入定尺的磁通逐渐入定尺的磁通逐渐 减少，感应电压减少，感应电压逐渐减小。逐渐减小。p当滑尺移到图中当滑尺移到图中B B点位置，点位置，与定尺与定尺 绕组绕组刚好错开刚好错开1/4节距时节距时，感应电压为

5、零感应电压为零。当只给滑尺上正弦绕组加励磁电压时当只给滑尺上正弦绕组加励磁电压时，定尺感应电压与定、滑尺的相对位定尺感应电压与定、滑尺的相对位置关系置关系如图所示如图所示第8页，共20页，编辑于2022年，星期一p再移动至再移动至1/21/2节距节距 处处，即图中，即图中C点位置点位置时，定尺线时，定尺线 圈中圈中穿出的磁通最多穿出的磁通最多，感应感应电压最大电压最大，但极性相反但极性相反。p再移至再移至 3/43/4节距节距，即图中，即图中D点位置时，点位置时，感应电压又变为零感应电压又变为零，p当移动一当移动一 个节距个节距位置如图中位置如图中E点，又点，又恢复恢复 到初始状态，与到初始状

6、态，与A点相同。点相同。p在定尺移动一个节距的过在定尺移动一个节距的过 程中，感应电程中，感应电压近似于余弦函压近似于余弦函 数变化了一个周期，如数变化了一个周期，如图中图中ABCDE。第9页，共20页，编辑于2022年，星期一距离距离U第10页，共20页，编辑于2022年，星期一若若励磁电压励磁电压 uUmsint则定尺绕组产生的则定尺绕组产生的感应电势感应电势e e ekUmcoscos t式中式中 Um励磁电压幅值励磁电压幅值(V)励磁电压角频率励磁电压角频率(rad/s)k电磁耦合系数，电磁耦合系数，与绕组间与绕组间 最大互感系数有关；最大互感系数有关；滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气

7、相位角；滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角；kUm 为感应电压的幅值为感应电压的幅值。第11页，共20页，编辑于2022年，星期一直线式直线式 感应同步器的信号处理原理感应同步器的信号处理原理滑尺正弦绕组上加激磁电压Us后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为：Uos=KUScos1滑尺余弦绕组上加激磁电压Uc后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为：Uoc=KUccos（1+/2）=K Ucsin1第12页，共20页，编辑于2022年，星期一滑尺正、余旋绕组上同时加激磁电压Us、Uc时，根据叠加原理，则与之相耦合的定尺 绕组上的总感应电压为：Uo=Uos+Uos=KUScos1K Ucsin

8、1 K 电磁感应系数 1 定尺绕组上的感应电压的相位角第13页，共20页，编辑于2022年，星期一p感应同步器就是利用感应电势的变化，来检测在感应同步器就是利用感应电势的变化，来检测在一个节距一个节距W内的位移量，为绝对式测量。内的位移量，为绝对式测量。p设滑尺绕组的节距为设滑尺绕组的节距为2，它对应的感应电势按余，它对应的感应电势按余弦函数规律弦函数规律将将变化变化2。若。若滑尺的移动距离为滑尺的移动距离为x，则，则对应于感应电势以余弦函数将变化对应于感应电势以余弦函数将变化：根据滑尺正、余旋绕组上激磁电压根据滑尺正、余旋绕组上激磁电压Us、Uc供电方供电方式的不同可构成不同检测系统式的不同

9、可构成不同检测系统-鉴相型系统和鉴鉴相型系统和鉴幅型系统。幅型系统。第14页，共20页，编辑于2022年，星期一直线式感应同步器的应用方式直线式感应同步器的应用方式1）鉴相工作方式）鉴相工作方式 根据感应输出电压的根据感应输出电压的相位相位来检测位移量来检测位移量p供给滑尺的供给滑尺的正、余弦绕组的激磁信号是正、余弦绕组的激磁信号是频率、幅值相同，相位相差频率、幅值相同，相位相差90的交流励磁电压的交流励磁电压 UsUmsint Uc=Um（sint+/2）=Umcost当滑尺移动当滑尺移动x距离时，则定尺上的感应电压为距离时，则定尺上的感应电压为 Ud1k Uscosk Umsintcos

10、Ud2k Uccos（/2）k Umcostsin第15页，共20页，编辑于2022年，星期一应用叠加原理得出应用叠加原理得出定尺绕组中的感应电压为定尺绕组中的感应电压为 Ud=Ud1Ud2kUmsin（t）p通过通过鉴别鉴别定尺感应输出电压的相位定尺感应输出电压的相位，即可测量定尺，即可测量定尺和滑尺之间的和滑尺之间的相对位移相对位移。Um励磁电压幅值励磁电压幅值(V)励磁电压角频率励磁电压角频率(rad/s)k电磁耦合系数，与绕组间电磁耦合系数，与绕组间 最大互感系数有关；最大互感系数有关；滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角；滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角；kUm 为感应电压的

11、幅值为感应电压的幅值。p例：感应电势与励磁电压相位差例：感应电势与励磁电压相位差=1.8，节距，节距W=2mm，由由=2x/W x=0.01mm第16页，共20页，编辑于2022年，星期一2）鉴幅工作方式）鉴幅工作方式 根据根据定尺输出的感应电势定尺输出的感应电势的的振幅变化振幅变化来检测位移量。来检测位移量。p给滑尺的给滑尺的正弦绕组正弦绕组和和余弦绕组余弦绕组分别通以为分别通以为同同频率、同相位，频率、同相位，但不同但不同幅值幅值，即，即 UsUmsinsint UcUmcossint式中式中 励磁电压的给定为电气角励磁电压的给定为电气角.分别励磁时，在分别励磁时，在定尺绕组上产生的输出感

12、应电势定尺绕组上产生的输出感应电势分别为：分别为：UdskUmsin cost cos UdckUmcos cos(/2)cost kUm cos cost sin第17页，共20页，编辑于2022年，星期一根据叠加原理，定尺绕组上根据叠加原理，定尺绕组上总输出感应电势总输出感应电势Ud为为 Ud Ud s Ud c kUmsin coscost kUm cos sincost kUmsin（）sint 定尺绕组中的定尺绕组中的感应电压感应电压Ud的幅值的幅值为为 Umsin（）若电气角若电气角已知，则只要测量出已知，则只要测量出Ud的幅值，便可间接地求的幅值，便可间接地求出出值，从而求出值，

13、从而求出被测位移被测位移x的大小的大小。当定尺绕组中的感应电压当定尺绕组中的感应电压Ud0时，时，只要逐渐改变，只要逐渐改变值，使值，使Ud0，便可求出，便可求出值，从而求出被测位移值，从而求出被测位移x。第18页，共20页，编辑于2022年，星期一l令令 ，当，当 很小，很小，式（式（6-10）可）可近似表示为近似表示为 UdUm sint 将式将式 代入上式得代入上式得p当位移量当位移量x很小时很小时，感应电压感应电压Ud的的幅值幅值与与x成正比成正比，因此可以通，因此可以通过测量过测量Ud的幅值来测定位移量的幅值来测定位移量x的大小。从而实现精确测量。的大小。从而实现精确测量。第19页，共20页，编辑于2022年，星期一直线式直线式感应同步器的特点感应同步器的特点p 精度高精度高 输出的电压是许多对极感应电压的平均输出的电压是许多对极感应电压的平均值值p 适用性强适用性强 电磁感应，不怕油污和灰尘，不易受电磁感应，不怕油污和灰尘，不易受干扰干扰p 工作可靠、抗干扰性强工作可靠、抗干扰性强p测量长度不受限制测量长度不受限制 可多根定尺接长可多根定尺接长p使用寿命长，维护简单使用寿命长，维护简单p工艺性好，成本低、工艺性好，成本低、应用广泛应用广泛第20页，共20页，编辑于2022年，星期一