檢測系統(tǒng)的測試誤差及對儀器設(shè)備的要求(1)專題講座
徐勵華（西安微電機研究所）
控制電機中的信號電機是精密檢測和自動控制系統(tǒng)的傳感元件．其本身的精度要求較高，為了滿足高精度的要求，對檢測它的儀器、設(shè)備、線路、工裝以至測試方法、安裝調(diào)試均有嚴格要求。但也有些產(chǎn)品和用戶對產(chǎn)品精度要求并不太高，如果都應(yīng)用高、精、尖的設(shè)備來檢測是很不經(jīng)濟的。為此，對不同要求的電機應(yīng)對其檢測系統(tǒng)的各種誤差進行詳細分析和計算，正確合理地選擇儀器設(shè)備工裝線路和采取相應(yīng)的措施。
本文按各類電機（感應(yīng)同步器，自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器，測速發(fā)電機等）分別進行闡述。
1 感應(yīng)同步器檢測系統(tǒng)測試誤差分析
感應(yīng)同步器在信號電機中是精度極高的位置傳感元件，它將線（角）位移變成電信號，前者為直線式感應(yīng)同步器，后者為旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器，其本身的精度足以與計量基準(zhǔn)相比擬，要檢測這樣高精度的產(chǎn)品，國內(nèi)外有很多種方法，工廠批量大的要求自動化裎度高，可采用對比法。計量部門要求檢測準(zhǔn)確度高，對直線式采用激光比長儀進行比較，對旋轉(zhuǎn)式采用全組合法來消除儀器本身的誤差。現(xiàn)從滿足國標(biāo)要求出發(fā)．對其檢測系統(tǒng)的各部分誤差進行分析計算。
旋轉(zhuǎn)式、直線式感應(yīng)同步器的基本參數(shù)和技術(shù)要求及其試驗方法目前沒有國標(biāo)而有部標(biāo)jb3586-3587-8/1、jb／gq0565-84和blgq1l39-89，其中正確度用峰值表示，為了統(tǒng)一起見，檢浸系統(tǒng)的誤差分析也均用峰值計算。旋轉(zhuǎn)式和直線式感應(yīng)同步器的品種規(guī)格很多�，F(xiàn)以其中正確度****及適中的產(chǎn)品為例來說明，列于表1，表2及表3。
感應(yīng)同步器的正確度測量主要用細分誤差和零位誤差進行測試，測試線路如圖1圖2所示。
從圖1可看出，旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)用步器的檢測系統(tǒng)主要由信號發(fā)生器（電源）、電源隔離變壓器、高精度轉(zhuǎn)臺、感應(yīng)分壓箱、相敏電壓表（即指零儀）和調(diào)試工裝組成。
從圖2可看出，直線式感應(yīng)同步器的檢測系統(tǒng)除了高精度轉(zhuǎn)臺用測量儀替代及工裝線路不同外，其它儀器均相同，也可用相當(dāng)精度的數(shù)顯表代替信號發(fā)生囂、感應(yīng)分壓箱、匹配變壓器和相敏電壓表．使檢測系統(tǒng)更加簡單方便。
檢測系統(tǒng)的測試誤差在計量檢測中稱為測量準(zhǔn)確度它由檢測儀器設(shè)備的檢定誤差、人工誤差、安裝和環(huán)境誤差組成，由于這些誤差是相互獨立不相關(guān)的．所以合成的綜合誤差（即系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度）
1.1 儀器設(shè)備的檢定誤差
1．i．1 高精度轉(zhuǎn)臺
對表中應(yīng)該用修正值校正或全組合法來消除分度頭引起的誤差，以使系統(tǒng)測試誤差減小到要求范圍內(nèi)。
1.1.2測長儀
對于正確度為5um以下的產(chǎn)品可用阿貝比長儀，其檢定誤差不大于1．5μm，對于正確度高于5μm的定尺．如用阿貝比長儀必須用修正值校正，可提高到0.9，如檢測滑尺，其細分誤差的節(jié)距一般為9mn．故可選擇任 2mh，其精度不大于0.3μm的位置進行測量，對于高于3krm的零級品定尺應(yīng)該用激光干涉儀。
1．1.3相敏電壓表（即指零儀）
當(dāng)最小量程為0.1 um／30格，其分辨率17。“為3.3×1 0 - 3mv．假設(shè)旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器極對數(shù)p= 360．****輸電壓時，會引起****角誤這對于正確度為2的產(chǎn)品．顯然太大了，若縮小1 0倍（采用低噪聲放大器）即將分辨率提高10倍，使其引起的角誤差縮小為0. 06。假設(shè)直線式感應(yīng)同步器的節(jié)距為2mm，****輸出電壓vr，則d.12約為0。26um（�。�5.12=0。3um�；旧峡梢詽M足要求。
i．i．4感應(yīng)分壓箱
圖l和圖2中測試細分誤差時通常用二臺國產(chǎn)型組成正切函數(shù)（旋轉(zhuǎn)式）或正余弦函數(shù)（直線式），在lokhz時．實則檢定誤差為2×l0-5，當(dāng)p= 360時，會引起****角誤差，d.13約為0.014(旋轉(zhuǎn)式)。對直線式感應(yīng)同步器．當(dāng)節(jié)距為2mm時．會引起****位移誤差d_13約為0．o1pm，說明用感應(yīng)分壓箱引起的誤差可忽略不計。
1．1．5 數(shù)顯表
根據(jù)數(shù)顯表的結(jié)構(gòu)原理可以替代圖1和圖2中的信號發(fā)生器、感應(yīng)分壓箱、隔離變壓器和相敏指零儀，萁本身的精度取決于內(nèi)部的函數(shù)變壓器的 |
