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1、传感器应用技术课程9-数字传感器9-5-2直线感应同步器的结构与工作原理12结构工作原理 目 录直线感应同步器由定尺和滑直线感应同步器由定尺和滑尺组成，尺组成，测量测量直线位移，用直线位移，用于闭环伺服系统于闭环伺服系统。为连续感应绕组，节距为连续感应绕组，节距W W2 22(a22(a2b2)b2)，其中其中a2a2为导电片宽，为导电片宽，b2b2为片间间隙，定尺节为片间间隙，定尺节距即为检测周期距即为检测周期W W，常取，常取W W2 22mm2mm。滑尺滑尺为分段励磁绕组，分为正弦和余弦绕组为分段励磁绕组，分为正弦和余弦绕组两部分两部分, , 两绕组的节距都为两绕组的节距都为W W1 1
2、2(a2(a1 1b b1 1) )，一般取一般取W W1 1W W2 2。正弦正弦绕组绕组余弦余弦绕组绕组结构：结构：二尺与导轨平行二尺与导轨平行41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上有正弦和余弦滑尺上有正弦和余弦励磁绕组，在空间位励磁绕组，在空间位置上相差置上相差1/41/4节距，定节距，定尺和滑尺绕组的节距尺和滑尺绕组的节距相同。相同。滑尺滑尺（分段励磁绕组：正弦（分段励磁绕组：正弦+ +余弦）：余弦）：固定在移动部件固定在移动部件 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电磁感应而在定尺绕组上产生感应
3、电压尺绕组上产生感应电压，其大小取决于，其大小取决于滑尺与定尺的滑尺与定尺的相对位置。相对位置。（当正弦绕组与定（当正弦绕组与定尺绕组对齐时，余尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组弦绕组与定尺绕组相差相差1/41/4节距。）节距。）当滑尺处于A位置，即滑尺绕组与定尺绕组完全对应重合，定尺绕组线圈中穿入的磁 通最多，则定尺上的感应电压最大。 随着滑尺相对定尺做平行移动，穿入定尺的磁通逐渐减少，感应电压逐渐减小。当滑尺移到图中B点位置，与定尺绕组刚好错开1/4节距时，感应电压为零。当只给滑尺上当只给滑尺上正弦绕组加励磁电压时正弦绕组加励磁电压时，定尺感应电压与定、滑，定尺感应电压与定、滑尺的相对位置关
4、系如图所示。尺的相对位置关系如图所示。再移动至1/2节距处，即图中C点位置时，定尺线圈中穿出的磁通最多，感应电压最大，但极性相反。再移至3/4节距，即图中D点位置时，感应电压又变为零，当移动一个节距位置如图中E点，又恢复到初始状态，与A点相同。在定尺移动一个节距的过程中，感应电压近似于余弦函数变化了一个周期，如图中ABCDE。滑尺正弦绕组滑尺正弦绕组上加激磁电压上加激磁电压U Us s后，与之相耦合的后，与之相耦合的定尺定尺绕组上的感应电压绕组上的感应电压为：为： U Uosos=KU=KUS Scoscos1 1滑尺余弦绕组滑尺余弦绕组上加激磁电压上加激磁电压U Uc c后，与之相耦合的后，
5、与之相耦合的定尺定尺绕组上的感应电压绕组上的感应电压为：为： U Uococ=KU=KUc ccoscos（1 1+/2+/2） = =K UK Uc csinsin1 1滑尺正、余旋绕组上同时加激磁电压滑尺正、余旋绕组上同时加激磁电压U Us s、 U Uc c时，时，根据叠加根据叠加原理，则与之相耦合的原理，则与之相耦合的定尺绕组上的总感应电压为：定尺绕组上的总感应电压为： U Uo o = =U Uosos+ + U Uosos=KU=KUS Scoscos1 1K UK Uc csinsin1 1 K K 电磁感应系数电磁感应系数 1 1 定尺绕组上的感应电压的相位角定尺绕组上的感应电压的相位角 感应同步器就是利用感应同步器就是利用感应电势的变化感应电势的变化，来检测在一个节距，来检测在一个节距W W内的位移量，为内的位移量，为绝对式测量绝对式测量。 设滑尺绕组的节距为设滑尺绕组的节距为2 2，它对应的感应电势按余弦函数，它对应的感应电势按余弦函数规律规律将将变化变化22。若。若滑尺的移动距离为滑尺的移动距离为x x，则对应于感应电，则对应于感应电势以余弦函数将变化势以余弦函数将变化 ：()22xxpqptt=