感應(yīng)同步器的工作原理及應(yīng)用

 應(yīng)同步器與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，是利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化成電信號的位置檢測裝置。實(shí)質(zhì)上，感應(yīng)同步器是多極旋轉(zhuǎn)變壓器的展開形式。感應(yīng)同步器按其運(yùn)動形式和結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為旋轉(zhuǎn)式（或稱圓盤式）和直線式兩種。前者用來檢測轉(zhuǎn)角位移，用于精密轉(zhuǎn)臺，各種回轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)；后者用來檢測直線位移，用于大型和精密機(jī)床的自動定位，位移數(shù)字顯示和數(shù)控系統(tǒng)中，兩者工作原理和工作方式相同。

（一）感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與工作原理 

        直線式感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。感應(yīng)同步器由定子和滑尺兩部分組成。定尺和滑尺通常以優(yōu)質(zhì)碳素鋼作為基體，一般選用導(dǎo)磁材料，其膨脹系數(shù)盡量與所安裝的主基體相近。定尺與滑尺平行安裝，且保持一定間隙。定尺表面制有連續(xù)平面繞組（在基體上用絕緣的粘合劑貼上銅箔，用光刻或化學(xué)腐蝕方法制成方形開口平面繞組）；在滑尺的繞組周圍常貼一層鋁箔，防止靜電干擾，滑尺上制有兩組分段繞組，分別稱為正弦繞組和余弦繞組，，這兩段繞組相對于定尺繞組在空間錯(cuò)開1/4的節(jié)距，節(jié)距用2τ表示，安裝時(shí)定尺組件與滑尺組件安裝在機(jī)床的不動和移動部件上，例如工作臺和床身，滑尺安裝在機(jī)床上，并自然接地。工作時(shí)，當(dāng)在滑尺兩個(gè)繞組中的任一繞組加上激勵(lì)電壓時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在定尺繞組中會感應(yīng)出相同頻率的感應(yīng)電壓，通過對感應(yīng)電壓的測量，可以精確的測量出位移量。 

     感應(yīng)電壓為零；繼續(xù)移至1/2 節(jié)距的c點(diǎn)時(shí)，得到的電壓值與a點(diǎn)相同，但極性相反；在3/4節(jié)距時(shí) 達(dá)到d點(diǎn)，又變?yōu)榱�；再移動�?個(gè)節(jié)距到e點(diǎn)，電壓幅值與a點(diǎn)相 同。這樣，滑尺在移動一個(gè)節(jié)距 的過程中，感應(yīng)電壓變化了一個(gè) 余弦波形。由此可見，在勵(lì)磁繞 組中加上一定的交變勵(lì)磁電壓， 感應(yīng)繞組中會感應(yīng)出相同頻率的感應(yīng)電壓，其幅值大小隨著滑尺移動作余弦規(guī)律變化�；�尺移動一個(gè)節(jié)距，感應(yīng)電壓變化一個(gè)周期。感應(yīng)同步器就是利用感應(yīng)電壓的變化進(jìn)行位置檢測的。

（二）感應(yīng)同步器的應(yīng)用

與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，有鑒相式和鑒幅式兩種工作方式，原理亦相同。

（三）感應(yīng)同步器的特點(diǎn) 

 （1）精度高。因?yàn)槎ǔ叩墓?jié)距誤差有平均自補(bǔ)償作用，所以尺子本身的精度能做得較高。直線感應(yīng)同步器對機(jī)床位移的測量是直接測量，不經(jīng)過任何機(jī)械傳動裝置，測量精度主要取決于尺子的精度。感應(yīng)同步器的靈敏度（或稱分辨率），取決于一個(gè)周期進(jìn)行電氣細(xì)分的程度，靈敏度的提高受到電子細(xì)分電路中信噪比的限制，只要對線路進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和采取嚴(yán)密的抗干擾措施，可以把電噪聲減到很低，并獲得很高的穩(wěn)定性。

（2）測量長度不受限制。當(dāng)測量長度大于250㎜時(shí)，可以采用多塊定尺接長，相鄰定尺間隔可用塊規(guī)或激光測長儀進(jìn)行調(diào)整，使總長度上的累積誤差不大于單塊定尺的最大偏差。行程為幾米到幾十米的中型或大型機(jī)床中，工作臺位移的直線測量，大多數(shù)采用直線式感應(yīng)同步器來實(shí)現(xiàn)。

（3）對環(huán)境的適應(yīng)較高。因?yàn)楦袘?yīng)同步器金屬基板和床身鑄鐵的熱脹系數(shù)相近，當(dāng)溫度變化時(shí)，還能獲得較高的重復(fù)精度，另外，感應(yīng)同步器是非接觸式的空間耦合器件，所以對尺面防護(hù)要求低，而且可選擇耐溫性能良好的非導(dǎo)磁性涂料作保護(hù)層，加強(qiáng)感應(yīng)同步器的抗溫防濕能力。

（4）維護(hù)簡單，壽命長。感應(yīng)同步器的定尺和滑尺互不接觸，因此無任何摩擦，磨損，使用壽命長，且無須擔(dān)心元件老化等問題。

（5）抗干擾能力強(qiáng)，工藝性好，成本較低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。