圆感应同步器数显表检测方法研究

　　1　引　言

　　圆感应同步器数显表测角系统是以圆感应同步器作为角度传感器,是以数显表为信号激磁、信号处理及数字显示的角位移测量仪表。它通常由数显表电路和圆感应同步器构成闭环系统。由于该系统是基于电磁感应原理进行工作的,故系统本身有电磁滞后,系统的内部电路、感应同步器转子等构成的惯性环节都将引起跟踪误差,而且角频率越大,由滞后带来的跟踪误差也越大。所以圆感应同步器数显表测角系统静态测角精度很高,可以达到1″~2″(角秒),但当测量速度较高时,动态测量误差将大大增加。本文提出了圆感应同步器数显表检测在静态时用直接比较法,在动态时用动态增量法,并分析了动态测量精度较低的原因,提出了两种提高动态测量准确度的方法,最终达到了较好的效果。

　　2　圆感应同步器数显表测角系统的工作原理

　　以调幅型闭环数显表测角系统为例,根据圆感应同步器的工作原理,若给定子正、余弦绕组输入交流激磁信号Us和Uc, Us= Umsinθ电cosωt, Uc=Umcosθ电cosωt则转子上感应出如下式所表示的检测信号:

　　式中:K为比例系数;θ机为定、转子机械位移角,θ机与实际相对位移α之间的关系为θ机= (α/T)×360°;T为检测信号周期。这样,我们就将圆感应同步器的输出检测信号和圆感应同步器的相对位移θ机及激磁信号θ电联系起来了。当定子、转子处于输出信号相对平衡状态时(即θ机=θ电),检测信号e=0,定、转子相对位移Δθ机后,θ机≠θ电则e≠0,

　　且e的数值反映出Δθ机的大小。圆感应同步器数显表测角系统框图如图1所示。

　　系统工作过程如下:当定、转子相对转动时,从D/A转换器输出的激磁信号Us、Uc分别对转子两相绕组激磁,这样,在定子上感应出检测信号e,e经前置放大,A/D转换,再由位移脉冲形成代表Δθ机的位移脉冲。在控制逻辑的控制下,位移脉冲一方面送显示计数器,计下位移脉冲数,并通过数码显示器,显示出定、转子间的相对角位移∑Δθ机。另一方面,位移脉冲也送到转换计数器,用转换计数器控制D/A转换,使激磁信号的电相角θ电产生一个增量Δθ电校正激磁电压的幅值,从而使系统在跟踪点上处于相对平衡状态,此时θ机=θ电,即实现了θ电跟踪θ机。

　　3　圆感应同步器数显表静态检测方法

　　圆感应同步器数显表静态检测系统由旋转式圆感应同步器、数显系统、23面体和自准直仪组成。23面体用来提供测量时的真值,数显系统和旋转式圆感应同步器组成闭合回路用来提供测量值。自准直仪用来提供检测目标。在检测过程中,采用720极的圆感应同步器,一个周期为一度,数字信号处理芯片采用AD2S80A,分辨率为1秒。