新型单相激磁感应同步器数显表的设计

    1　引言

    感应同步器数显表是广泛应用于数控数显机床和自动化生产线中进行位移检测的仪表。它是通过计算待测电信号每个周期的相移量α来获得位移信息的。具体参见文献[2]所述。

    在多种类型的数显表中,单相定尺激磁方式较双相滑尺激磁方式的数显表有优势。例如:抗干扰能力强,易于接长等。它的工作原理如下:

    将固定的高频信号经功率放大器后直接加载到定尺绕组上进行激磁。

    (为表达方便,对本文所有函数以标幺值表示,即其前系数为1)于是根据感应同步器工作原理,滑尺的两个绕组中会产生空间位置相差90°的两相感应信号。

    传统单相激磁数显表是通过阻容移相器使一路感应信号us移相90°(在此系指时间相位),然后与另一路感应信号uc叠加起来产生待测信号 ue=sin(ω0t-α)。由于阻容移相器的阻容参数不当、元件温度漂移以及所移相信号uc并不是单一频率信号,因此使所合成电信号只能近似符合函数关 系sinω0tcosα-cosω0tsinα,这样就产生了线性误差,影响了检测精度。

    2　基于调制解调技术的设计方法

    新型单相定尺激磁数显表在研制中改变传统数显表的设计思路,采用调制解调技术使仪表的综合性能得以提升。具体方法如下。

    先把滑尺提供的两相感应信号us,uc与两路低频正交信号usλ,ucλ分别相乘。即把低频信号调制到高频感应信号上,然后再进行信号叠加。于是有   

    若再通过与高频激磁信号频率相同的信号uf对加法器输出信号ug进行解调,于是又有:

    从上式中可以看出,利用滤波电路滤除非有效频率成分,则可获得待测信号ue=sin(ωλ-α)。

    因此采用该设计方法,可以消除传统数显表中存在的线性误差。又根据文献(2)所知,采用调制解调技术,还可以同时增强数显表的抗干扰能力以及提高位移检测的分辨率。

    3　结束语

    为了降低成本,对于具体实现调制解调技术的乘法电路,在设计中采用了模拟开关与滤波电路相配合,替代昂贵的高精度乘法器的方法。这种方法不仅通过理论推导是可行的,而且在实验研究中也得到了。

   [参考文献]

   [1]李　谋·位移检测与数显技术·北京:机械工业出版社,1993

   [2]张　力,陈堂贤·基于差频解调技术的感应同步器数显表的研究·组合机床与自动化加工技术,2000(8):16~17