第六讲3.1 3.2感应同步器

感应同步器工作原理及应用摘要:感应同步器是利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。

根据用途，可将感应同步器分为直线式和旋转式两种，分别用于测量线位移和角位移线。

将角度或直线位移信号变换为交流电压的位移传感器，又称平面式旋转变压器。

它有圆盘式和直线式两种。

在高精度数字显示系统或数控闭环系统中圆盘式感应同步器用以检测角位移信号，直线式用以检测线位移。

感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。

关键词：感应同步器、原理、应用、直线式、旋转式Abstract:The inductosyn is a system that transform the linear and angular displacement into electric signal use the Electromagnetic theory.According to its use the inductosyn can be divided into the linear and the rotary,which is use to measure the linear and the angular.The linear inductosyn that transform the linear and angular displacement into AC V oltage is called plane rotary transformer,which is divided into two types than is the linear and the disc.In the precision digital display system or CNC closed-loop system,the disc inductosyn is used to measure the signal of angular and the linear inductosyn is used to measure the signal of linear.The inductosyn is also widely used in the location tracking ,the precision CNC machine tools and thehigh-precision position detection system of the precision servo turntable, the radar antenna, the artillery and the radio Telescope.Keywords: inductosyn theory use linear rotary1.感应同步器的工作原理感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置而变化的原理而进行工作的。

第六章 检测装置
6.5 光栅 6.5.1 光栅结构与工作原理 无论是长光栅或圆光栅，主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常，标尺光栅固定在机床活动部 件（如工作台或丝杠）上，光栅读数头安装在机床的固定部件（如机床底座）上，两者由于工作台的移动而 雨相对移动。在光栅读数头中，有一个指示光栅，它可以随光栅读数头在标尺光栅上移动，因此，在光栅安 装时，必须严格保证标尺光栅和指示光栅的平行度要求以及二者之间的间隙（通常取 0.05mm 或 0.lmm）要 求。 1 结构 （1）光栅尺 标尺光栅和指示光栅，统称光栅尺，采用真空镀膜方法光刻上均匀密集线纹的透明玻璃板或长条形金属 镜面。对于长光栅，这些线纹相互平行、距离相等，该间距被称为栅距。对于圆光栅，这些线纹是等栅距角 的向心条纹。栅距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。常见的长光栅的线纹密度为每毫米 25 条、50 条、 条、 条、 条。 100 125 250 对于圆光栅， 如果直径为 70mm， 一周内的刻线 100～768 条； 如果直径为 110mrn， 一周内的刻线 600～1024 条。但是对于同一光栅元件，其标尺光栅和指示光栅的线纹密度必须相同。
Hale Waihona Puke 第六章 检测装置图 6-3 绝对式光电编码器的结构图 由于绝对式光电编码器转过的圈数由 RAM 保存，所以断电后机床的位置即使断电或断电后又移动过也 能够正常工作。
第六章 检测装置
6.3 感应同步器 6.3.1 感应同步器结构与工作原理 1.结构特点 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，相当于一个展开式的多极旋转变压器，其结构如图 6-4 所示。定 尺和滑尺的基板由与机床线胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘粘接剂贴有钢箔，利用照相腐蚀的办法做 成图示的印刷线路绕组。感应同步器定尺绕组是一个单向均匀的连续绕组；滑尺有两个绕组，其位置相距绕 组节距（2 ）的 1/4，分别称为正弦绕组和余弦绕组。定尺和滑尺绕组的节距相等，均为 2 ，这是衡量感 应同步器精度的主要参数，工艺上要保证其节距的精度。一块标准型感应同步器定尺长度为 250mm，节距 为 2mm，其绝对精度可达 2.5 m，分辨率为 0.25 m。

U1—定子的激励电压；
转 子
U2—转子的感应电压； Um—定子的最大瞬时电压。
移动方向
U2
余弦正弦 振荡器
相位 补偿
相敏 放大
标准正 弦信号
控制移动位移
图3-5 鉴幅系统测量的原理图
伺服驱 动机构
检波放大
§3. 3 旋转变压器
一、基本概念
二、工作原理
U1
U1=Umsinωt
φ2 U2
定 φ2
子
φ2
U2= kU1sinθ =kUmsinωt sinθ
U2
式中：
φ1
k—电磁耦合系数；
式中：k —电磁偶合系数。
由于感应同步器的磁路系统可视为线性，根据叠加原 理，定尺上的感应总电压为：
U d U d ' U " dkm U sitn co s km U cotssin km U si n t ()
若感应同步器的节距为2，则滑尺移动的距离X与的关
系式为：
2X 2
X
2. 感应同步器的工作原理
定尺
滑尺 位置
定尺感 感 a
e
应电压
Hale Waihona Puke 应 电压bd c 移动距离
滑尺移动一个节距，感 应电压变化一个周期。
图3-2 滑尺在不同位置的感应电压
工作时，滑尺绕组上通交流电，将在定尺的回路上产生感应 电势，电势的幅值和相位随工作台的运动而变化，据此来测量工 作台的位移。
规律：
滑尺移动一个节距 2
装置
位变换
sint
指令 信号
uT
u Tk "si n t (1 ) 鉴相器
相位角1由数控装置 发出。

感应同步器发展综述摘要：感应同步器于二十世纪50年代研制成功，主要用来测量直线位移和角位移，被广泛的应用于宇宙航行、航海军事等各个领域。

随着科学技术的飞速发展，出现了很多其他的测量位移和角度的方法，但是，由于感应同步器固有的特点和新技术的发展以及人们对它的进一步研究，感应同步器仍然广泛应用于许多场合，文章主要对感应同步器的发展历史、现状和未来的研究发展方向进行探讨。

关键词：感应同步器；绕组；位移；激励1发展历史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组成的。

可用来测量直线或转角位移。

测量直线位移的称长感应同步器，测量转角位移的称圆感应同步器。

以长感应同步器为例，长感应同步器由定尺和滑尺组成，直线感应同步器由定尺和滑尺组成，首先用绝缘粘贴剂把铜箔粘牢在金属(或玻璃)基板上，然后按设计要求腐蚀成不同曲折形状的平面绕组。

这种绕组称为印制电路绕组。

定尺和滑尺上的绕组分布是不相同的。

在定尺上的是连续绕组，在滑尺上的则是分段绕组。

分段绕组分为两组，布置成在空间相差90°相角，又称为正、余弦绕组。

感应同步器的分段绕组和连续绕组相当于变压器的一次侧和二次侧线圈，利用交变电磁场和互感原理工作。

其简单的测量工作原理框图如图1所示。

感应同步器最早是由美国空军提出，由纽约州法兰德光学公司承接的一个研究项目，经过四年研制于五十年代初期研制成直径为5英寸，精度为5角秒、精度为0.25角秒、重复精度为1角秒的圆感应同步器。

法兰德公司于1957年发表了第一个感应同步器专利“位置测量变压器”(美国专利N0.2799835)。

感应同步器的主要优点：精度、分辨率高，重复性好；抗干扰能加强；使用寿命长，维护简便。

它比其它接触式测量器件、直接编码式器件、光电脉冲发送器、旋转变压器、光栅等有其独特的优点。

因此，感应同步器的应用很广泛，遍及宇宙航行、航海、军事装备、测量技术、机械制造等部门，如圆感应同步器常应用于陀螺平台、伺服转台、火炮控制、雷达天线定位及跟踪、无线电望远镜的跟踪、经纬仪、以及其它装置角度数据的传输、精密机械或测量仪器的分度装置等；直线感应同步器常应用在座标锉床、座标铣床以及其它机械的定位、显示与数控系统等。