鉴幅型处理方法或鉴零工作状态。
控制元件
感应同步器的信号处理
• 单相激磁式 在单相绕组中加激磁电压 u Um sint。在正弦绕组s和余弦绕组c中的感 应电势分别为
es kUm sine cost ec kUm cose cost
然后将它们送入函数变压器或其它装置中进 行变换 ，再送入加法器相加后作为输出信号。
es es' ec kUm sine cost kUm cose sin t
e2 kUm sin(t e )
控制元件
感应同步器的信号处理
• 鉴幅型处理方式-鉴幅工作状态，根据输出信号的幅值 鉴别电角度θe。
• 单相激磁和两相激磁两种方式
• 两相激磁式 两相激磁电压的幅值要按一定规律变化， 具体加至正、余弦绕组的激磁电压为
e2 es' ec' kUm sin(e 1) cost
练习题 • 感应同步器有几种信号处理方式？简要说明工
作原理
控制元件
感应同步器编码装置
感应同步器把位移转换成模拟信号，而编码装置 的任务就是对模拟信号进行数字编码，编码装置 也叫数显表。
鉴相型数字编码装置 原理：鉴相工作状态时感应同步器输出的电压 信号的表达式为
瞬时值
有效值
Es

Em
s in e

U k
s in e
Ec

Em
c os e

U k
c os e
es
2Es cost
2Em sine cost
2
U k
sine
cost
ec
2Ec cost
2Em cose cost
2
U k
cose
cost
控制元件
关于感应电势的几个结论
磁极之间的距离是τ，磁场
分布周期是节距L 。脉振磁场 在滑尺绕组上产生感应电势，有 效值随滑尺位移作周期性变化，
周期为节距L 。
控制元件 直线式感应同步器的原理示意图
控制元件 直线式感应同步器的工作原理
• τ表示极距，它等于相邻金属导片中心线间的距离，它 也就是两个相邻的磁极轴线（中心线）之间的距离。L 表示节距，它是定尺上磁场情况完全相同的最近两点 的距离，且有L=2τ。节距L也称为检测周期。相邻的正 弦绕组s和余弦绕组c之间相距3L/4即1.5τ。在定尺绕 组中通入交流电激磁，在定尺平面附近将产生一个多 极的脉振磁场，定子磁场是周期性分布的，其分布周 期就是节距L。设磁通最大瞬间磁通方向如图中×和• 所示。脉振磁场在滑尺绕组上产生感应电势，这电势 属于变压器电势，它的频率应与激磁电压频率相同， 它的大小（有效值）取决于定、滑尺的耦合程度，即 取决于定、滑尺的相对位置 。
控制元件 直线式感应同步器的工作原理
• 在位置4，x=3L/4,绕组c中的磁通为零，所以Ec=0。而 绕组s中的磁通达到最大，但与位置2中的磁通方向相 反，Es=-Em。表明电势反相位且有效值最大。
• 当位移x=L时，绕组c、s将处于和位置1即x=0时完全相 同的磁场位置，故c、s中的感应电势也与位置1时相同。
因为L=2τ，所以有
Es

Em sin
2
L
x

Em
s
in

x
2

Ec Em cos L x Em cos x
感应同步器的电势有效值示意图
控制元件 直线式感应同步器的工作原理
• 感应电势的瞬时值
• 设激磁电压为 u 2U sint Um sint
则正弦绕组s和余弦绕组c中感应电势的瞬时值es 和 ec
• 以上的分析表明输出的电势的大小随滑尺位移x作周期 性变化，周期为一个节距L或两个极距2τ。
• 一般认为感应同步电势的大小随滑尺的位移量按正弦 函数（或余弦函数）变化。
控制元件
直线式感应同步器的工作原理
• 正弦绕组s和余弦绕组c中的感应电势有效值Es 和Ec分别是位移x的正弦函数和余弦函数，正、 余弦函数的幅值为Em。
应用迭加原理可知单相绕组总感应电势 e2为
e2 e2s e2c kUm sine cost kUm cose sin t
e2 kUm sin(t e )
此时输出电势的幅值是一个不变的常值，而输出电势的相 位改变量等于电角度θe。因此通过输出的电势信号的相位 改变量就可以知道电角度θe，从而可以求出对应的线位移 或角位移。
为
es
2Em sin
2
L
x cost
ec
2Em
cos 2
L
x cost
控制元件
旋转式感应同步器的工作原理
• 当转子单相绕组激磁时，形成的磁极个数与径向导片
数N相等，而极对数p为 p 1 N 2
两相邻导片间的夹角称为极距 τ：
2 (rad )
N
我们取正弦绕组输出电压有效值 Es为零时的转子位置 作为电气零位，感应同步器转子从基准电气零位起始的 角位移称为转子转角，记为θ
e2 kUm sin(t e )
那么，若求出θe，就可求出线位移x或角位移θ。
控制元件
鉴相型数字编码装置
• 编码的原理：将被测正弦信号e2与同频率的基 准正弦信号的相位进行比较，将二者的相位差 θe转换成一定频率的脉冲个数。
tn
N
脉冲源
D
计数器N
uB KU m sin(t e ) STB u’B SW
e2 kUm sin(e 1) cost
控制元件
感应同步器的信号处理
• 当鉴别出输出电势的幅值为零或使其为零时就 说明 e 1 k ,因此有 sin(e 1) 0 (k为零 或整数)。如能确保k=0,则 e 1 ，因θ1是已 知的，所以就可确定θe。这种求θe的方法称为
控制元件
鉴相型数字编码装置
• 由图知t1时刻的uB与t2时刻的uA相等，所以
KU m sin(t1 e ) KU m sin t2
无论是单相绕组激磁，感应电势都属于同频率的正弦电势，
感应电势与激磁电压的相位差是 90 。一般取感应电势超前 激磁电压。
控制元件
感应同步器的信号处理
• 需要解决的几个问题： • 1）正余弦函数在一个周期的范围内，函数值和角度间
并不是单值对应关系。对于感应同步器的输出电压和 电角度θe之间也同样如此。 • 2）当电角度超出一个周期的范围，即线位移和角位移 大于2个极距，这时必须记录、变化周期的个数才能确 定电角度。
控制元件
9.3 感应同步器
• 概述：高精度的转角和线位移测量元件 • 工作原理：利用两个平面形印制绕组的互感随位置不同
而变化的原理工作。激磁电压频率一般是1～20kHz。
• 分类：直线式测量直线位移；旋转式测量转角。 • 结构：固定部件和运行部件两部分，其上各有绕组。 • 优点 ：有很高的精度和分辩率；抗干扰能力强 ；可以
控制元件 直线式感应同步器的工作原理
• 分析感应电势有效值与滑尺的位移x的关系。 • 在位置1，位移x=0,通过绕组c的磁通最大，感应电势也
必然最大，设此时的电势有效值为Ec, Ec=+Em。这时通 过绕组s的磁通为零，所以绕组s的电势有效值. Es=0 • 在位置2，x=L/4,绕组c中的磁通为零，所以Ec=0。这时 通过绕组s的磁通最大，设Es=Em。 • 在位置3，x=L/2,绕组c中的磁通最大，且与位置1中的相 反，表明电势反相位且有效值最大，所以Ec=-Em。而绕 组s中的磁通为零，所以Es=0。
若激磁电压仍为 u 2U sint ,则正、余弦绕组s和c中感应
电势的瞬时值分别为
es
2Em
sin


cost

2Em
sin
2
L

cost
ec
2Em
cos

cost

2Em
cos
2
L

cost
控制元件
关于感应电势的几个结论
• 当单相连续绕组加激磁电压 u 2U sint 时，无论是直 线式感应同步器，还是旋转式感应同步器，它们的正 弦绕组s和余弦绕组c中的感应电势都是正余弦交变电 势，频率与激磁电压相同，相位与激磁电压相差900， 它们的有效值瞬时值可以统一表示为
两相激磁式 ：在感应同步器正弦绕组s、余弦绕组c上施加 幅值和频率相同、相位差为900的交流激磁电压us和uc。即
us Um sin t uc Um cost
控制元件
感应同步器的信号处理
• 两个激磁绕组在单相绕组上感应的电势分别为
e2s kUm sine cost e2c kUm cose sin t
us U m cos1 sin t uc Um sin1 sint
激磁电压的幅值为某一角度θ1的余弦和正弦函数，其中θ1称 为指令位移角，是已知的。单相绕组的总感应电势为
e2 e2s e2c kUm cos1 sine cost kUm sin1 cose cost
e
• t＝0：u‘A将SW置0，与门D关闭； • t＝t1：u‘B将SW置1，与门D打开，脉冲进入计数器； • t器＝。t2：u‘A又将SW置0，与门D关闭，脉冲停止进入计数
• 所计所计以数的脉器脉只冲冲只在个在Δ数tt1＝～代t2t2－表，了t1，tu3～AΔ、tt4＝u之B的间t4相－输位t出3…差1，…θ使时e。与间门内打计开数。，
• 3)输出电压的误差大，但要求的测量精度很高。为了 解决这些问题，就需要对感应同步器输出绕组的信号
进行适当处理。
控制元件
感应同步器的信号处理
• 感应同步器有鉴相型和鉴幅型信号处理方式：又称为 鉴相工作状态和鉴幅工作状态。