直線感應(yīng)同步器的誤差
張伯平（西安微電機(jī)研究所）
l引言
直線感應(yīng)同步器作為一種信號(hào)電機(jī)，用作精密的檢測(cè)元件，其輸出信號(hào)應(yīng)該為直線位移的正弦或余弦函數(shù)。在實(shí)際作用中，直線感應(yīng)同步器并不能嚴(yán)格滿足這個(gè)條件，而只能在一定范圍內(nèi)與之適用。造成直線感應(yīng)同步器誤差的原因是比較復(fù)雜的，有直線感應(yīng)同步器制造精度的影響，還有電磁作用的因素，如空間高次諧波的影響、繞組分布電容產(chǎn)生的附加電勢(shì)、繞組自感的存在、繞組端部聯(lián)系的單匝耦合、各種引線的影響等。另外，安裝誤差、工作環(huán)境的變化等因素也都會(huì)帶來誤差。
2直線感應(yīng)同步器的制造誤差
2.1定尺的制造誤差
直線感應(yīng)同步器的定尺精度可用零位誤差描述。某點(diǎn)的零位誤差就是每個(gè)零位距離起始零位的實(shí)際位移量與理論位移量之差。習(xí)慣上以累積誤差形式表示，即取各點(diǎn)零位誤差中正的****值和負(fù)的****值之和的一半，并冠以±號(hào)表示。圖1所示曲線是同一塊定尺、不同滑尺勵(lì)磁時(shí)的零位誤差。兩條曲線形狀相似，互相之間和靠近，總的精度相差很小，其微小的差別是測(cè)試誤差所致。圖二所示曲線是同一塊定尺，當(dāng)滑尺兩相繞組分別勵(lì)磁時(shí)的零位誤差曲線，這兩條曲線幾乎重合，總精度也一樣。試驗(yàn)證明，零位誤差主要取決于定尺導(dǎo)片中心線的位置偏差，而滑尺的導(dǎo)體偏差對(duì)其影響很小。因此，定尺的精度用零位誤差衡量。目前標(biāo)準(zhǔn)型(250mm長(zhǎng))直線感應(yīng)同步器的誤差是0級(jí)±1.5μm、1級(jí)±2．5μm、2級(jí)±5.0μm。
2.2滑尺的制造誤差
直線感應(yīng)同步器滑尺的精度主要用細(xì)分誤差描述。某點(diǎn)的細(xì)分誤差就是在一個(gè)周期中，每個(gè)細(xì)分點(diǎn)的實(shí)際細(xì)分值與理論細(xì)分值之差。細(xì)分誤差的表示形式是將各點(diǎn)細(xì)分誤差中正的****值和負(fù)的****值的****值之和的一半，并冠以“±”號(hào)表示。影響細(xì)分誤差的主要內(nèi)在因素是：正、余弦繞組空間位置的不正交、正余弦繞組阻抗的不對(duì)稱、空間高次諧波的影響等。
2.2.1正余弦繞組空間位置的不正交引起的誤差
直線感應(yīng)同步器由于制造工藝的原因。滑尺正、余弦繞組的空間間隔與理論要求。出現(xiàn)偏差。設(shè)細(xì)分誤差為△θ正交偏差為△θ偏繞組勵(lì)磁電壓的相位角為θ電則：
從圖3可見，當(dāng)正余弦繞組因?qū)w偏差而引起正交偏差為△θ偏時(shí)，由此引起細(xì)分誤差與△θ偏成正比，而與臼θ電呈2次余弦關(guān)系。
另外，兩相勵(lì)磁電壓不是理想正交也會(huì)引起誤差。經(jīng)過理論推導(dǎo)，可以證明，兩相勵(lì)磁的不正交產(chǎn)生的誤差可抵消由于兩組空間位置不正交所引起的誤差。利用這個(gè)結(jié)論，可通過勵(lì)磁電壓的調(diào)整補(bǔ)償滑尺制造精度不理想所產(chǎn)生的誤差。
2.2.2正余弦繞組阻抗不對(duì)稱引起的誤差
直線感應(yīng)同步器由于制造時(shí)滑尺兩相繞組阻抗不對(duì)稱，勵(lì)磁時(shí)兩相回路電流不相等，致使它們感應(yīng)電勢(shì)幅值的****電壓不相等，引起細(xì)分誤差。設(shè)細(xì)分誤差為△θ，正弦感應(yīng)****電壓比余弦大ε倍，勵(lì)磁電壓相位角為θ電，則：
從圖4可見，誤差角△θ與兩相****感應(yīng)電勢(shì)差ε成正比，而與θ電呈2次正弦關(guān)系。根據(jù)這一原理，在試驗(yàn)和使用中，可在兩相繞組的回路中串入不同電阻補(bǔ)償由于制造誤差而產(chǎn)生的細(xì)分誤差。
2.2.3空間高次諧波的影響
空間高次諧波會(huì)在感應(yīng)繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，從而產(chǎn)生細(xì)分誤差。但由于在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)空間高次諧波采取了有效措施，使空間高次諧波各分量的總和還不足基波分量的百分之十，故測(cè)試出的曲線已很不明顯。
引起細(xì)分誤差的主要原因是由于滑尺兩相繞組的不正交及兩相繞組的不對(duì)稱，這兩點(diǎn)均是由于滑尺制造質(zhì)量欠佳所致。因此用細(xì)分誤差衡量滑尺精度的優(yōu)劣。目前，直線感應(yīng)同步器滑尺的精度是0級(jí)±0. 8μm，1級(jí)±1.5μm，2級(jí)±2.5μn。
2.3綜合誤差
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