《位置检测装置》PPT课件

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1、第 5章 位 置 检 测 装 置第 5章 位 置 检 测 装 置5.1 概 述 位 置 检 测 装 置 是 数 控 机 床 的 重 要 组 成 部 分 。 在 闭 环 、 半 闭 环 控制 系 统 中 ， 它 的 主 要 作 用 是 检 测 位 移 和 速 度 ， 并 发 出 反 馈 信 号 ， 构成 闭 环 或 半 闭 环 控 制 。 数 控 机 床 对 位 置 检 测 装 置 的 要 求 如 下 ：（ 1） 工 作 可 靠 ， 抗 干 扰 能 力 强 ；（ 2） 满 足 精 度 和 速 度 的 要 求 ；（ 3） 易 于 安 装 ， 维 护 方 便 ， 适 应 机 床 工 作 环 境 ；

2、成 本 低 。 位 置 检 测 装 置 按 工 作 条 件 和 测 量 要 求 不 同 ， 有 下 面 几 种 分 类 方 法 ： 第 5章 位 置 检 测 装 置 1. 直 接 测 量 直 接 测 量 是 将 直 线 型 检 测 装 置 安 装 在 移 动 部 件 上 ， 用 来 直 接 测 量 工 作台 的 直 线 位 移 ， 作 为 全 闭 环 伺 服 系 统 的 位 置 反 馈 信 号 ， 而 构 成 位 置 闭 环 控 制 。其 优 点 是 准 确 性 高 、 可 靠 性 好 ， 缺 点 是 测 量 装 置 要 和 工 作 台 行 程 等 长 ， 所 以在 大 型 数 控 机 床 上

3、 受 到 一 定 限 制 。2. 间 接 测 量 它 是 将 旋 转 型 检 测 装 置 安 装 在 驱 动 电 机 轴 或 滚 珠 丝 杠 上 ， 通 过 检 测 转动 件 的 角 位 移 来 间 接 测 量 机 床 工 作 台 的 直 线 位 移 ， 作 为 半 闭 环 伺 服 系 统 的 位 置 反 馈 用 。 优 点 是 测 量 方 便 、 无 长 度 限 制 。 缺 点 是 测 量 信 号 中 增 加 了 由 回 转 运 动转 变 为 直 线 运 动 的 传 动 链 误 差 ， 从 而 影 响 了 测 量 精 度 。5.1.1 直 接 测 量 和 间 接 测 量 第 5章 位 置 检

4、 测 装 置1. 数 字 式 测 量 它 是 将 被 测 的 量 以 数 字 形 式 来 表 示 ， 测 量 信 号 一 般 为 脉 冲 ，可 以 直 接 把 它 送 到 数 控 装 置 进 行 比 较 、 处 理 。 信 号 抗 干 扰 能 力 强 、处 理 简 单 。2. 模 拟 量 测 量 它 是 将 被 测 的 量 用 连 续 变 量 来 表 示 ， 如 电 压 变 化 、 相 位 变 化等 。 它 对 信 号 处 理 的 方 法 相 对 来 说 比 较 复 杂 。5.1.2 数 字 式 测 量 和 模 拟 式 测 量 第 5章 位 置 检 测 装 置 1. 增 量 式 测 量 在 轮

5、 廓 控 制 数 控 机 床 上 多 采 用 这 种 测 量 方 式 ， 增 量 式 测 量只 测 相 对 位 移 量 ， 如 测 量 单 位 为 0.001mm， 则 每 移 动 0.001mm就 发 出 一 个 脉 冲 信 号 ， 其 优 点 是 测 量 装 置 较 简 单 ， 任 何 一 个对 中 点 都 可 以 作 为 测 量 的 起 点 ， 而 移 距 是 由 测 量 信 号 计 数 累加 所 得 ， 但 一 旦 计 数 有 误 ， 以 后 测 量 所 得 结 果 完 全 错 误 。 2. 绝 对 式 测 量 绝 对 式 测 量 装 置 对 于 被 测 量 的 任 意 一 点 位 置

6、 均 由 固 定 的零 点 标 起 ， 每 一 个 被 测 点 都 有 一 个 相 应 的 测 量 值 。 测 量 装 置的 结 构 较 增 量 式 复 杂 ， 如 编 码 盘 中 ， 对 应 于 码 盘 的 每 一 个 角 度 位 置 便 有 一 组 二 进 制 位 数 。 显 然 ， 分 辨 精 度 要 求 愈 高 ， 量程 愈 大 ， 则 所 要 求 的 二 进 制 位 数 也 愈 多 ， 结 构 就 愈 复 杂 。 5.1.3 增 量 式 测 量 和 绝 对 式 测 量 第 5章 位 置 检 测 装 置5.2 光 栅根 据 光 线 在 光 栅 中 是 透 射 还 是 反 射 分 为 透

7、 射 光 栅 和 反 射 光 栅 ， 透 射 光 栅 分辨 率 较 反 射 光 栅 高 ， 其 检 测 精 度 可 达 1m以 上 。从 形 状 上 看 ， 又 可 分 为 圆 光 栅 和 直 线 光 栅 。 圆 光 栅 用 于 测 量 转 角 位 移 ， 直线 光 栅 用 于 检 测 直 线 位 移 。 两 者 工 作 原 理 基 本 相 似 ， 本 节 着 重 介 绍 一 种 应用 比 较 广 泛 的 透 射 式 直 线 光 栅 。 直 线 光 栅 通 常 包 括 一 长 和 一 短 两 块 配 套 使 用 ， 其 中 长 的 称 为 标 尺 光 栅或 长 光 栅 ， 一 般 固 定 在

8、机 床 移 动 部 件 上 ， 要 求 与 行 程 等 长 。 短 的 为 指 示 光 栅 或 短 光 栅 ， 装 在 机 床 固 定 部 件 上 。 两 光 栅 尺 是 刻 有 均 匀 密 集 线 纹 的 透 明玻 璃 片 ， 线 纹 密 度 为 25、 50、 100、 250条 /mm等 。 线 纹 之 间 距 离 相 等 ， 该间 距 称 为 栅 距 ， 测 量 时 它 们 相 互 平 行 放 置 ， 并 保 持 0.050.1mm的 间 隙 。5.2.1 结 构 第 5章 位 置 检 测 装 置 6工 作 原 理 当 指 示 光 栅 上 的 线 纹 与 标 尺 光 栅 上 的 线 纹

9、 成 一 小 角 度 放 置 时 ， 两 光 栅尺 上 线 纹 互 相 交 叉 。 在 光 源 的 照 射 下 ， 交 叉 点 附 近 的 小 区 域 内 黑 线 重 叠 ，形 成 黑 色 条 纹 ， 其 它 部 分 为 明 亮 条 纹 ， 这 种 明 暗 相 间 的 条 纹 称 为 莫 尔 条 纹 。莫 尔 条 纹 与 光 栅 线 纹 几 乎 成 垂 直 方 向 排 列 。 严 格 地 说 ， 是 与 两 片 光 栅 线 纹夹 角 的 平 分 线 相 垂 直 。5.2.2 工 作 原 理 第 5章 位 置 检 测 装 置 PPW sin莫 尔 条 纹 具 有 如 下 特 点 ：（ 1） .

10、放 大 作 用 用 W（ mm） 表 示 莫 尔 条 纹的 宽 度 ， P(mm)表 示 栅 距 ， (rad)为 光 栅 线 纹 之 间 的 夹 角 ， 如 图 5-18所 示 则 有 (5-8)莫 尔 条 纹 宽 度 W与 角 成 反 比 ， 越小 ， 放 大 倍 数 越 大 。 （ 2） . 均 化 误 差 作 用 莫 尔 条 纹 是 由 光 栅 的 大 量 刻 线 共 同 组 成 ， 例 如 ， 200条 /mm的 光 栅 ，10mm宽 的 光 栅 就 由 2000条 线 纹 组 成 ， 这 样 栅 距 之 间 的 固 有 相 邻 误 差 就 被平 均 化 了 ， 消 除 了 栅 距

11、之 间 不 均 匀 造 成 的 误 差 。 标 尺 光 栅W 指 示 光 栅 （ 斜 ）P 第 5章 位 置 检 测 装 置（ 3） . 莫 尔 条 纹 的 移 动 与 栅 距 的 移 动 成 比 例 当 光 栅 尺 移 动 一 个 栅 距 P时 ， 莫 尔 条 纹 也 刚 好 移 动 了 一 个 条 纹 宽 度 W。只 要 通 过 光 电 元 件 测 出 莫 尔 条 纹 的 数 目 ， 就 可 知 道 光 栅 移 动 了 多 少 个 栅 距 ，工 作 台 移 动 的 距 离 可 以 计 算 出 来 。 若 光 栅 移 动 方 向 相 反 ， 则 莫 尔 条 纹 移 动 方向 也 相 反 （

12、见 图 5-18） 。 标 尺 光 栅 W 指 示 光 栅 （ 斜 ）P 标 尺 方 向指 示 尺 转 角 方 向莫尔条纹方向标 尺 方 向指 示 尺 转 角 方 向莫尔条纹方向 第 5章 位 置 检 测 装 置 P1 P 2 P3 P 4 指 示 光 栅 标 尺 光 栅 硅 光 电 池 聚 光 镜 光 源 图 5-3 光 栅 测 量 系 统 光 栅 测 量 系 统 如 图 5-3所 示 ， 由 光 源 、 聚 光 镜 、 光 栅 尺 、 光 电 元 件 和 驱动 线 路 组 成 。 读 数 头 光 源 采 用 普 通 的 灯 泡 ， 发 出 辐 射 光 线 ， 经 过 聚 光 镜 后变 为

13、平 行 光 束 ， 照 射 光 栅 尺 。 光 电 元 件 （ 常 使 用 硅 光 电 池 ） 接 受 透 过 光 栅尺 光 强 信 号 ， 并 将 其 转 换 成 相 应 的 电 压 信 号 。 由 于 此 信 号 比 较 微 弱 ， 在 长距 离 传 递 时 ， 很 容 易 被 各 种 干 扰 信 号 淹 没 ， 造 成 传 递 失 真 ， 驱 动 线 路 的 作用 就 是 将 电 压 信 号 进 行 电 压 和 功 率 放 大 。 除 标 尺 光 栅 与工 作 台 一 起 移 动 外 ，光 源 、 聚 光 镜 、 指示 光 栅 、 光 电 元 件和 驱 动 线 路 均 装 在一 个 壳

14、体 内 ， 作 成一 个 单 独 部 件 固 定在 机 床 上 ， 这 个 部件 称 为 光 栅 读 数 头 ， 又 叫 光 电 转 换 器 ，其 作 用 把 光 栅 莫 尔条 纹 的 光 信 号 变 成电 信 号 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 当 光 栅 移 动 一 个 栅 距 ， 莫 尔 条 纹 便 移 动 一 个 条 纹 宽 度 ， 理 论 上 光 栅 亮度 变 化 是 一 个 三 角 波 形 ， 但 由 于 漏 光 和 不 能 达 到 最 大 亮 度 ， 被 削 顶 削 底 后而 近 似 一 个 正 弦 波 （ 见 图 5-4） 。 硅 光 电 池 将 近 似 正 弦 波 的

15、光 强 信 号 变 为同 频 率 的 电 压 信 号 （ 见 图 5-5） ， 经 光 栅 位 移 数 字 变 换 电 路 放 大 、 整 形 、微 分 输 出 脉 冲 。 每 产 生 一 个 脉 冲 ， 就 代 表 移 动 了 一 个 栅 距 那 么 大 的 位 移 ，通 过 对 脉 冲 计 数 便 可 得 到 工 作 台 的 移 动 距 离 。 光 栅 位 移O图 5-4 光 栅 的 实 际 亮 度 变 化 光 栅 位 移电 压O图 5-5 光 栅 的 输 出 波 形 图亮 度 5.2.3 应 用 （ 光 栅 位 移 数 字 转 换 系 统 ） 第 5章 位 置 检 测 装 置 采 用 一

16、 个 光 电 元 件 即 只 开 一 个 窗 口 观 察 ， 只 能 计 数 ， 却 无 法 判 断 移动 方 向 。 因 为 无 论 莫 尔 条 纹 上 移 或 下 移 ， 从 一 固 定 位 置 看 其 明 暗 变 化 是相 同 的 。 为 了 确 定 运 动 方 向 ， 至 少 要 放 置 两 个 光 电 元 件 ， 两 者 相 距 1/4莫尔 条 纹 宽 度 。 当 光 栅 移 动 时 ， 莫 尔 条 纹 通 过 两 个 光 电 元 件 的 时 间 不 同 ，所 以 两 个 光 电 元 件 所 获 得 的 电 信 号 虽 然 波 形 相 同 ， 但 相 位 相 差 90o。 根 据两

17、光 电 元 件 输 出 信 号 的 超 前 和 滞 后 ， 可 以 确 定 标 尺 光 栅 移 动 方 向 。 增 加 线 纹 密 度 ， 能 提 高 光 栅 检 测 装 置 的 精 度 ， 但 制 造 较 困 难 ， 成 本高 。 在 实 际 应 用 中 ， 既 要 提 高 测 量 精 度 ， 同 时 又 能 达 到 自 动 辨 向 的 目 的 ，通 常 采 用 倍 频 或 细 分 的 方 法 来 提 高 光 栅 的 分 辨 精 度 ， 如 果 在 莫 尔 条 纹 的宽 度 内 ， 放 置 四 个 光 电 元 件 ， 每 隔 1/4光 栅 栅 距 产 生 一 个 脉 冲 ， 一 个 脉 冲代

18、 表 移 动 了 1/4栅 距 那 么 大 位 移 ， 分 辨 精 度 可 提 高 四 倍 ， 这 就 是 四 倍 频 方案 。 第 5章 位 置 检 测 装 置P1、 P3信 号 是 相 位 差 180o的 两 个 信 号 ， 差 动 得 正 弦信 号 。 同 理 ， P2、 P4信 号送 另 一 个 差 动 放 大 器 ， 得余 弦 信 号 。 正 余 弦 经 整 形变 成 方 波 A和 B， 为 使 每 隔1/4节 距 都 有 脉 冲 ， 把 A、B各 自 反 向 一 次 得 C、 D信号 ， A、 B、 C、 D信 号 再经 微 分 变 成 窄 脉 冲 A、 B、C、 D， 即 在 正

19、 走 或 反 走时 每 个 方 波 的 上 升 沿 产 生窄 脉 冲 ， 由 与 门 电 路 把 0 o、90o、 180o、 270o四 个 位 置上 产 生 的 窄 脉 冲 组 合 起 来 ，根 据 不 同 的 移 动 方 向 形 成正 向 或 反 向 脉 冲 。 图 中 的 P1、 P2、 P3、 P4是 四 块 硅 光 电 池 ， 产 生 的 信 号 相 位 彼 此 相 差 90o。 正 向 运 动 时 ， 用 与 门 Y1Y4及 或 门 H1， 得 到 AB+AD+CD+BC的 四 个 输 出 脉 冲 ；反 向 运 动 时 ， 用 与 门 Y5Y8及 或 门 H2， 得 到 BC+

20、CD+AD+ AB的 四 个 输 出 脉 冲Y6微分微分 微分整形P1P2P4P3 差 动 放 大器 差 动放 大器 整形 反相反相 Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y8微分 B A D Ca) 原 理 电 路 图 sin cos A C B D ABCDBCBCCDADABAD H2H1 第 5章 位 置 检 测 装 置其 波 形 图 sincosABCDAB CD正 向 相 加 AB+AD+CD+BC反 向 相 加 BC+CD+AD+AB图 5-6 四 倍 频 辨 向 电 路 波 形 第 5章 位 置 检 测 装 置 若 光 栅 栅 距 0.01mm， 则 工 作 台 每 移 动 0.0025mm

21、， 就 会 送 出 一 个 脉冲 ， 即 分 辨 率 为 0.0025mm。 由 此 可 见 ， 光 栅 检 测 系 统 的 分 辨 力 不 仅 取决 于 光 栅 尺 的 栅 距 ， 还 取 决 于 鉴 向 倍 频 的 倍 数 。 除 四 倍 频 以 外 ， 还 有十 倍 频 、 二 十 倍 频 等 。 第 5章 位 置 检 测 装 置5.3 脉 冲 编 码 器 脉 冲 编 码 器 是 一 种 旋 转 式 脉 冲 发 生 器 ， 能 把 机 械 转 角 变 成 电 脉 冲 。 脉 冲编 码 器 可 分 为 增 量 式 与 绝 对 式 两 类 。 从 产 生 元 件 上 分 ， 脉 冲 编 码

22、器 有 光 电 式 、 接 触 式 、 电 磁 感 应 式 三 种 ， 从 精 度 和 可 靠 性 来 看 ， 光 电 式 较 好 ， 数 控 机 床 上 主 要 使 用 的 是 光 电 式 脉 冲 编 码 器 。 型 号 用 脉 冲 数 /转 （ p/r） 分 ， 常 用 的 2000， 2500， 3000p/r, 现 在 有 10万 p/r以上 的 产 品 。 它 可 以 用 于 角 度 检 测 ， 也 可 用 于 速 度 检 测 。 通 常 它 与 电 机 做 成 一 体 ， 或 安装 在 非 轴 伸 端 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 a) b)5.3.1 绝 对 式 编 码

23、器 绝 对 式 编 码 器 是 一 种 旋 转 式 检 测 装 置 ， 可 直 接 把 被 测 转 角 用 数 字 代 码表 示 出 来 ， 且 每 一 个 角 度 位 置 均 有 其 对 应 的 测 量 代 码 ， 它 能 表 示 绝 对 位 置 ，没 有 累 积 误 差 ， 电 源 切 除 后 ， 位 置 信 息 不 丢 失 ， 仍 能 读 出 转 动 角 度 。 绝 对 式 编 码 器 有 光 电 式 、 接 触 式 和 电 磁 式 三 种 ， 以 接 触 式 四 位 绝 对 编码 器 为 例 来 说 明 其 工 作 原 理 。 如 图 所 示 为 二 进 制 码 盘 。 它 在 一 个

24、 不 导 电 基 体 上 作 成 许 多 金 属 区 使 其导 电 ， 其 中 有 剖 面 线 部 分 为 导 电 区 ， 用 “ 1”表 示 ； 其 它 部 分 为 绝 缘 区 ， 用“ 0”表 示 。 每 一 径 向 ， 由 若 干 同 心 圆 组 成 的 图 案 代 表 了 某 一 绝 对 计 数 值 ， 第 5章 位 置 检 测 装 置 通 常 ， 我 们 把 组 成 编 码 的 各 圈 称 为 码 道 ， 码 盘 最 里 圈 是 公 用 的 ， 它 和各 码 道 所 有 导 电 部 分 连 在 一 起 ， 经 电 刷 和 电 阻 接 电 源 负 极 。 在 接 触 式 码盘 的 每

25、个 码 道 上 都 装 有 电 刷 ， 电 刷 经 电 阻 接 到 电 源 正 极 （ 图 5-7b） 。 当 检测 对 象 带 动 码 盘 一 起 转 动 时 ， 电 刷 和 码 盘 的 相 对 位 置 发 生 变 化 ， 与 电 刷 串 联 的 电 阻 将 会 出 现 有 电 流 通 过 或 没 有 电 流 通 过 两 种 情 况 。 若 回 路 中 的 电 阻 上 有 电 流 通 过 ， 为 “ 1”； 反 之 ， 电 刷 接 触 的 是 绝 缘 区 ，电 阻 上 无 电 流 通 过 ， 为 “ 0”。 如 果 码 盘 顺 时 针 转 动 ， 就 可 依 次 得 到 按 规 定编 码 的

26、 数 字 信 号 输 出 ， 图 示 为 4位 二 进 制 码 盘 ， 根 据 电 刷 位 置 得 到 由 “ 1”和 “ 0”组 成 的 二 进 制 码 ， 输 出 为 0000、 0001、 00101111。 1111 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14 0000 6 0 0001 0010 0011 0100 0101 0110 1110 1101 1100 1011 1010 1001 0111 1000 15 绝 缘 体 导 电 体 电 刷 R 20 21 22 23 E 第 5章 位 置 检 测 装 置 由 图 5-11可 以 看 出 ， 码 道 的 圈

27、 数 就 是 二 进 制 的 位 数 ， 且 高 位 在内 ， 低 位 在 外 。 其 分 辨 角 360o/24=22.5o， 若 是 n位 二 进 制 码 盘 ， 就 有 n圈 码 道 ， 分 辨 角 360o/2n， 码 盘 位 数 越 大 ， 所 能 分 辨 的 角 度 越 小 ， 测 量 精 度 越 高 。 若 要 提高 分 辨 力 ， 就 必 须 增 多 码 道 ， 即 二 进 制 位 数 增 多 。 目 前 接 触 式 码 盘 一 般 可 以 做 到 9位 二 进 制 ， 光 电 式 码 盘 可 以 做 到18位 二 进 制 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 1000 111

28、1 23 22 21 20 图 5-8 四 位 二 进 制 码 盘 非 单 值 性 误 差 用 二 进 制 代 码 做 的 码 盘 ， 如 果 电 刷 安 装 不 准 ， 会 使 得 个 别 电 刷 错位 ， 而 出 现 很 大 的 数 值 误 差 。 如 图 5-12， 当 电 刷 由 位 置 0111向 1000过渡 时 ， 可 能 会 出 现 从 8（ 1000） 到 15（ 1111） 之 间 的 读 数 误 差 ， 一 般称 这 种 误 差 为 非 单 值 性 误 差 。 为 消 除 这 种 误 差 ， 可 采 用 葛 莱 码 盘 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 图 5-13为

29、 葛 莱 码 盘 ， 其 各 码 道的 数 码 不 同 时 改 变 ， 任 何 两 个 相 邻数 码 间 只 有 一 位 是 变 化 的 ， 每 次 只切 换 一 位 数 ， 把 误 差 控 制 在 最 小 范围 内 。 二 进 制 码 转 换 成 葛 莱 码 的 法则 是 ： 将 二 进 制 码 右 移 一 位 并 舍 去末 位 的 数 码 ， 再 与 二 进 制 数 码 作 不进 位 加 法 ， 结 果 即 为 葛 莱 码 。 1000 1 3 2 6 7 4 12 13 14 15 10 11 9 0000 5 0 0001 0011 0010 0110 0111 0101 1001 1

30、011 1010 1110 1111 1101 0100 1100 8 图 5-9 葛 莱 码 盘 例 如 ， 二 进 制 码 1101对 应 的 葛 莱 码 为1011， 其 演 算 过 程 如 下 ： 1101 （ 二 进 制 码 ） 1101（ 不 进 位 相 加 ， 舍 去 末 位 ） 1011 （ 葛 莱 码 ） 第 5章 位 置 检 测 装 置5.3.2 增 量 式 脉 冲 编 码 器 光 电 式 脉 冲 编 码 器 通 常 与 电 机 做 在 一 起 ， 或 者 安 装 在 电 机 非 轴 伸 端 ， 电动 机 可 直 接 与 滚 珠 丝 杠 相 连 ， 或 通 过 减 速 比

31、为 i的 减 速 齿 轮 ， 然 后 与 滚 珠 丝 杠相 连 ， 那 么 每 个 脉 冲 对 应 机 床 工 作 台 移 动 的 距 离 可 用 下 式 计 算 ：iMS 式 中 脉 冲 当 量 （ mm/脉 冲 ） ；S滚 珠 丝 杠 的 导 程 （ mm） ；i减 速 齿 轮 的 减 速 比 ；M脉 冲 编 码 器 每 转 的 脉 冲 数 （ p/r） 。i 1个 脉 冲 （ ） - mmM个 脉 冲 (360， 1转 )M/i个 脉 冲 （ 1 /i转 ） - S 1 /i mm iMS推 导 ： 第 5章 位 置 检 测 装 置 数 字 显 示 信 号 处 理 电 路 光 电 盘 圆

32、 盘 光 电 元 件 聚 光 镜 光 源 光 电 盘 是 用 玻 璃 材 料 研 磨 抛 光 制 成 ， 玻 璃 表 面 在 真 空 中 镀 上 一 层 不 透 光的 铬 ， 然 后 用 照 相 腐 蚀 法 在 上 面 制 成 向 心 透 光 窄 缝 。 透 光 窄 缝 在 圆 周 上 等 分 ，其 数 量 从 几 百 条 到 几 千 条 不 等 。 圆 盘 也 用 玻 璃 材 料 研 磨 抛 光 制 成 ， 其 透 光 窄缝 为 两 条 ， 每 一 条 后 面 安 装 有 一 只 光 电 元 件 。 光 电 盘 与 工 作 轴 连 在 一 起 ，光 电 盘 转 动 时 ， 每 转 过 一 个

33、 缝 隙 就 发 生 一 次 光 线 的 明 暗 变 化 ， 光 电 元 件 把 通过 光 电 盘 和 圆 盘 射 来 的 忽 明 忽 暗 的 光 信 号 转 换 为 近 似 正 弦 波 的 电 信 号 ， 经 过整 形 、 放 大 、 和 微 分 处 理 后 ， 输 出 脉 冲 信 号 。 通 过 记 录 脉 冲 的 数 目 ， 就 可 以测 出 转 角 。 测 出 脉 冲 的 变 化 率 ， 即 单 位 时 间 脉 冲 的 数 目 ， 就 可 以 求 出 速 度 。 光 电 式 脉冲 编 码 器 ，它 由 光 源 、聚 光 镜 、 光电 盘 、 圆 盘 、光 电 元 件 和信 号 处 理

34、电路 等 组 成（ 如 图 ） 。 第 5章 位 置 检 测 装 置电 流A B 节 距 tA 1B1 900图 5-15 脉 冲 编 码 器 输 出 波 形 为 了 判 断 旋 转 方 向 ，圆 盘 的 两 个 窄 缝 距 离 彼此 错 开 1/4节 距 ， 使 两 个光 电 元 件 输 出 信 号 相 位差 900。 如 图 5-15所 示 ，A、 B信 号 为 具 有 900相位 差 的 正 弦 波 ， 经 放 大和 整 形 变 为 方 波 A1、 B1。 设 A相 比 B相 超 前时 为 正 方 向 旋 转 ， 则 B相 超 前 A相 就 是 负 方 向旋 转 ， 利 用 A相 与 B

35、相的 相 位 关 系 可 以 判 别 旋转 方 向 。 此 外 ， 在 光 电盘 的 里 圈 不 透 光 圆 环 上 还 刻 有 一 条 透 光 条 纹 ，用 以 产 生 每 转 一 个 的 零位 脉 冲 信 号 ， 它 是 轴 旋转 一 周 在 固 定 位 置 上 产生 一 个 脉 冲 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 图 5-12为 辨 向 环 节 框图 和 波 形 图 。 脉 冲 编 码 器输 出 的 交 变 信 号 A, ,B ， 经 过 差 分 驱 动 和 差 分 接 收进 入 CNC装 置 ， 再 经 过 整形 放 大 电 路 变 成 二 个 方 波系 列 A 1, B1。 将

36、 A1 和 它 的反 向 信 号 1 微 分 （ 上 升 沿微 分 ） 后 得 到 和 脉冲 系 列 ， 作 为 加 、 减 计 数脉 冲 。 B1路 方 波 信 号 被 用 作 加 、 减 计 数 脉 冲 的 控 制 信 号 ， 正 走 时 （ A超 前 B） ，由 Y2门 输 出 加 计 数 脉 冲 ， 此 时 Y1门 输 出 为 低 电 平 （ 图 5-16） ； 反 走 时 （ B超前 A） ， 由 Y1门 输 出 减 计 数 脉 冲 ， 此 时 Y2门 输 出 为 低 电 平 。 这 种 读 数 方 式 每次 反 映 的 都 是 相 对 于 上 一 次 读 数 的 增 量 ， 而 不

37、 能 反 映 转 轴 在 空 间 的 绝 对 位置 ， 所 以 是 增 量 读 数 法 。 1A1A 差分 整 形放 大 Y1微分差分 整 形放 大 Y2微分AA 1A 1A1A1BBB 1A图 5-12 辨 向 环 节 框 图 加 计 数减 计 数计数器BA 第 5章 位 置 检 测 装 置 图 5-12 辨 向 环 节 波 形 图 1A1B1A 1A 1A1B1A 1B1A2Y1Y 第 5章 位 置 检 测 装 置 光 电 脉 冲 编 码 器 用 于 数 字 脉 冲 比 较 伺 服 系 统 （ 图 5-13） 的 工 作 原 理放 大 环 节 指 令 信 号 比 较 器 伺 服 电 机 反

38、 馈 信 号 工 作 台 图 5-13 数 字 比 较 伺 服 系 统 第 5章 位 置 检 测 装 置5.4 旋 转 变 压 器5.4.1 结 构 与 工 作 原 理 旋 转 变 压 器 是 输 出 电 压 信 号 与 转 子 转 角 成 一 定 函 数 关 系 的 控 制微 电 机 , 旋 转 变 压 器 是 一 种 角 位 移 测 量 装 置 ， 由 定 子 和 转 子 组 成 。 旋 转 变 压 器 的 工 作 原 理 与 普 通 变 压 器 基 本 相 似 ， 其 中 定 子 绕 组 作为 变 压 器 的 一 次 侧 ， 接 受 励 磁 电 压 。 转 子 绕 组 作 为 变 压 器

39、 的 二 次 侧 ， 通过 电 磁 耦 合 得 到 感 应 电 压 ， 只 是 其 输 出 电 压 大 小 与 转 子 位 置 有 关 。 旋 转 变 压 器 通 过 测 量 电 动 机 或 被 测 轴 的 转 角 来 间 接 测 量 工 作 台 的位 移 。 旋 转 变 压 器 分 为 单 极 和 多 极 形 式 ， 先 分 析 一 下 单 极 工 作 情 况 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 如 图 5-14所 示 ， 单 极 型 旋 转 变 压 器 的 定 子 和 转 子 各 有 一 对 磁 极 ， 假设 加 到 定 子 绕 组 的 励 磁 电 压 为 ， 则 转 子 通 过 电 磁

40、 耦 合 ， 产 生 感 应 电 压 。tUU m sin1 tUU m sin1 tUU m sin1 图 5-14 旋 转 变 压 器 工 作 原 理 第 5章 位 置 检 测 装 置 cossincos12 tKVKUU m tKVV m sin2 式 中 K变 压 比 （ 即 绕 组 匝 数 比 ） ；Vm励 磁 信 号 的 幅 值 ； 励 磁 信 号 角 频 率 ； 旋 转 变 压 器 转 角 。 转 子 绕 组 中 产 生 的 感 应 电 压 为两 磁 轴 平 行 ， 此 时 转 子 绕 组 中 感 应 电 压 最 大 ， 即 第 5章 位 置 检 测 装 置 实 际 使 用 时

41、通 常 采 用 多 极 形 式 ， 如 正 余 弦 旋 转 变 压 器 ， 其 定 子和 转 子 均 由 两 个 匝 数 相 等 ， 轴 线 相 互 垂 直 的 绕 组 构 成 ， sincos2 cs 转 子 输 出 电 压 则 为 sincos2 cs KUKUU 如 图 所 示 。 一 个 转 子 绕 组 接 高 阻 抗 作 为 补 偿 ， 另 一 个 转 子 绕 组 作 为输 出 ， 应 用 叠 加 原 理 ， 其 磁 通 为图 5-15 正 余 弦 旋 转 变 压 器 工 作 原 理Us定 子Uc 转 子 第 5章 位 置 检 测 装 置tUU tUU mc ms cossin 5.

42、4.2 应 用两 种 典 型 工 作 方 式 ， 鉴 相 式 和 鉴 幅 式 。鉴 相 式 是 根 据 感 应 输 出 电 压 的 相 位 来 检测 位 移 量 ； 鉴 幅 式 是 根 据 感 应 输 出 电 压的 幅 值 来 检 测 位 移 量 。 1 . 鉴 相 工 作 方 式 给 定 子 两 绕 组 分 别 通 以 幅 值 相 同 、频 率 相 同 、 相 位 差 900的 交 流 励 磁 电 压 ，即 )sin( sincoscossin2 tKU tKUtKUU m mm 这 两 个 励 磁 电 压 在转 子 绕 组 中 都 产 生 了 感应 电 压 ， 电 压 的 代 数 和 ：

43、(5-2) 第 5章 位 置 检 测 装 置)sin(2 tKUU m 由 式 (5-2)和 (5-3)可 见 ， 转 子 输 出 电 压 的 相 位 角 和 转 子 的 偏 转 角之 间 有 严 格 的 对 应 关 系 ， 这 样 ， 只 要 检 测 出 转 子 输 出 电 压 的 相 位 角 ，就 可 知 道 转 子 的 转 角 。 由 于 旋 转 变 压 器 的 转 子 和 被 测 轴 连 接 在 一 起 ，所 以 ， 被 测 轴 的 角 位 移 就 知 道 了 。 (5-3) 假 如 ， 转 子 逆 向 转 动 ， 可 得 第 5章 位 置 检 测 装 置tUU tUU mc ms s

44、incos sinsin sincos 2 cs KUKUU tKV tKVmm sin)sin( )sincoscos(sinsin 2. 鉴 幅 工 作 方 式 给 定 子 的 两 个 绕 组 分 别 通 以 频 率 相 同 、 相 位 相 同 、 幅 值 分 别 按正 弦 和 余 弦 变 化 的 交 流 激 磁 电 压 ， 即式 中 激 磁 绕 组 中 的 电 气 角 。 Umsin , Umcos 为 定 子 两 绕 组 激 磁 信 号 的 幅 值则 转 子 上 的 叠 加 电 压 为 (5-3) 第 5章 位 置 检 测 装 置tKVV m sin)cos(2 同 理 ， 如 果 转

45、 子 逆 向 转 动 ， 可 得 (5-4) 由 式 (5-3)和 (5-4)可 见 ， 转 子 感 应 电 压 的 幅 值 随 转 子 的 偏 转 角 而变 化 ， 测 量 出 幅 值 即 可 求 得 转 角 。 如 果 将 旋 转 变 压 器 装 在 数 控 机 床 的 滚 珠 丝 杠 上 ， 当 角 从 0 0到 3600时 ， 丝 杠 上 的 螺 母 带 动 工 作 台 移 动 了 一 个 导 程 ， 间 接 测 量 了 执 行 部 件的 直 线 位 移 。 测 量 所 走 过 的 行 程 时 ， 可 加 一 个 计 数 器 ， 累 计 所 转 的 转数 ， 折 算 成 位 移 总 长

46、 度 。 双 通 道 旋 转 变 压 器 是 将 两 种 不 同 极 对数 的 旋 转 变 压 器 合 为 一 体 的 组 合 电 机 ， 在 转子 转 动 一 周 中 ， 副 端 输 出 周 期 数 不 同 的 两 种正 旋 波 电 压 信 号 ， 构 成 粗 、 精 双 通 道 系 统 。主 要 用 于 高 精 度 同 步 随 动 系 统 和 轴 角 编 码 系统 作 为 角 度 传 感 元 件 。 第 5章 位 置 检 测 装 置5.5 感 应 同 步 器 5.5.1 结 构 与 工 作 原 理 感 应 同 步 器 和 旋 转 变 压 器 均 为 电 磁式 检 测 装 置 ， 属 模 拟

47、 式 测 量 ， 二 者 工 作 原理 相 同 ， 其 输 出 电 压 随 被 测 直 线 位 移 或 角位 移 而 改 变 。 感 应 同 步 器 按 其 结 构 特 点 一 般 分 为直 线 式 和 旋 转 式 两 种 ： 直 线 式 感 应 同 步 器 由 定 尺 和 滑 尺 组成 ， 用 于 直 线 位 移 测 量 。 旋 转 式 感 应 同 步 器 由 转 子 和 定 子 组成 ， 用 于 角 位 移 测 量 。 以 直 线 式 感 应 同 步 器 为 例 ， 介 绍 其 结 构 和 工 作 原 理 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 直 线 感 应 同 步 器 相 当 于 一 个

48、 展 开 的 多 极 旋 转 变 压 器 ， 其 结 构 如图 5-16所 示 ， 定 尺 和 滑 尺 的 基 板 采 用 与 机 床 热 膨 胀 系 数 相 近 的 钢 板制 成 ， 钢 板 上 用 绝 缘 粘 结 剂 贴 有 铜 箔 ， 并 利 用 腐 蚀 的 办 法 做 成 图 示的 印 刷 绕 组 。 长 尺 叫 定 尺 ， 安 装 在 机 床 床 身 上 ， 短 尺 为 滑 尺 ， 安 装于 移 动 部 件 上 ， 两 者 平 行 放 置 ， 保 持 0.250.05mm间 隙 。 图 5-16 直 线 感 应 同 步 器 结 构 U2定 尺 滑 尺余 弦 绕 组正 弦 绕 组 US

49、 Uc 第 5章 位 置 检 测 装 置 感 应 同 步 器 两 个 单 元 绕 组 之 间 的 距 离 为 节 距 ， 滑 尺 和 定 尺 的 节 距 均为 ， 这 是 衡 量 感 应 同 步 器 精 度 的 主 要 参 数 。 标 准 感 应 同 步 器 定 尺 长 250mm，滑 尺 长 100mm， 节 距 为 2mm。 定 尺 上 是 单 向 、 均 匀 、 连 续 的 感 应 绕 组 ， 滑尺 有 两 组 绕 组 ， 一 组 为 正 弦 绕 组 ， 另 一 为 余 弦 绕 组 。 当 正 弦 绕 组 与 定 尺绕 组 对 齐 时 ， 余 弦 绕 组 与 定 尺 绕 组 相 差 1/

50、4节 距 。U2定 尺 滑 尺余 弦 绕 组正 弦 绕 组 US Uc 2 第 5章 位 置 检 测 装 置 当 滑 尺 任 意 一 绕 组 加 交 流 激 磁 电 压 时 ， 由 于 电 磁 感 应 作 用 ， 在定 尺 绕 组 中 必 然 产 生 感 应 电 压 ， 该 感 应 电 压 取 决 于 滑 尺 和 定 尺 的 相对 位 置 。 当 只 给 滑 尺 上 正 弦 绕 组 加 励 磁 电 压 时 ， 定 尺 感 应 电 压 与 定 、滑 尺 的 相 对 位 置 关 系 如 图 所 示 。 定 尺 滑 A 尺 B t241 位 C t221 置 D t243 E t2 E A V2 M

51、 N 正 弦 绕 组 余 弦 绕 组 鑮 B D C O P 第 5章 位 置 检 测 装 置定 尺 滑 A 尺 B t241位 C t221置 D t243 E t2 如 果 滑 尺 处 于 A位 置 ， 即 滑 尺 绕组 与 定 尺 绕 组 完 全 对 应 重 合 ， 定 尺绕 组 线 圈 中 穿 入 的 磁 通 最 多 ， 则 定尺 上 的 感 应 电 压 最 大 。 随 着 滑 尺 相对 定 尺 做 平 行 移 动 ， 穿 入 定 尺 的 磁通 逐 渐 减 少 ， 感 应 电 压 逐 渐 减 小 。当 滑 尺 移 到 图 中 B点 位 置 ， 与 定 尺 绕组 刚 好 错 开 1/4节

52、 距 时 ， 感 应 电 压 为零 。 再 移 动 至 1/2节 距 处 ， 即 图 中 C点 位 置 时 ， 定 尺 线 圈 中 穿 出 的 磁 通最 多 ， 感 应 电 压 最 大 ， 但 极 性 相 反 。再 移 至 3/4节 距 ， 即 图 中 D点 位 置 时 ，感 应 电 压 又 变 为 零 ， 当 移 动 一 个 节距 位 置 如 图 中 E点 ， 又 恢 复 到 初 始 状态 ， 与 A点 相 同 。 显 然 ， 在 定 尺 移 动一 个 节 距 的 过 程 中 ， 感 应 电 压 近 似于 余 弦 函 数 变 化 了 一 个 周 期 ， 如 图5-17中 ABCDE。 第 5

53、章 位 置 检 测 装 置t 22 x tt xx 22 tVV ms sin tKVKVV ms sincoscos2 若 设 定 尺 绕 组 节 距 为 2， 它 对 应 的 感 应 电 压 以 余 弦 函 数 变 化 了 ， 当 滑 尺移 动 距 离 为 时 ， 则 对 应 感 应 电 压 以 余 弦 函 数 变 化 相 位 角 。 由 比 例 关 系可 得设 表 示 滑 尺 上 一 相 绕 组 的 激 磁 电 压则 定 尺 绕 组 感 应 电 压 为 式 中 K耦 合 系 数 ； Vm激 磁 电 压 的 幅 值 ； 激 磁 电 压 的 角 频 率 ； 与 位 移 对 应 的 角 度 。

54、 Vmcos 为 感 应 电 压 的 幅 值 第 5章 位 置 检 测 装 置 感 应 电 压 的 幅 值 变 化 规 律 就 是 一 个 周 期 性 的 余 弦 曲 线 。 在 一个 周 期 内 ， 感 应 电 压 的 某 一 幅 值 对 应 两 个 位 移 点 ， 如 图 5-4中 M、 N两 点 。 为 确 定 唯 一 位 移 ， 在 滑 尺 上 与 正 弦 绕 组 错 开 1/4节 距 处 ， 配置 了 余 弦 绕 组 。 同 样 ， 若 在 滑 尺 的 余 弦 绕 组 中 通 以 交 流 励 磁 电 压 ，也 能 得 出 定 尺 绕 组 感 应 电 压 与 两 尺 相 对 位 移 的

55、 关 系 曲 线 ， 它 们 之间 为 正 弦 函 数 关 系 (图 5-4中 OP)。 若 滑 尺 上 的 正 、 余 弦 绕 组 同 时 励磁 ， 就 可 以 分 辨 出 感 应 电 压 值 所 对 应 的 唯 一 确 定 的 位 移 。 E A V2 M N 正 弦 绕 组 余 弦 绕 组 B D C O P 第 5章 位 置 检 测 装 置tVV tVV mc ms cossin)sin( 2coscoscossin2 tKV tKVtKVV m mm 1. 鉴 相 型 系 统 供 给 滑 尺 的 正 、 余 弦 绕 组 的 激 磁 信 号 是 频 率 、 幅 值 相 同 ， 相 位

56、相 差900的 交 流 励 磁 电 压根 据 叠 加 原 理 ， 定 尺 上 的 总 感 应 电 压 为 通 过 鉴 别 定 尺 感 应 输 出 电 压 的 相 位 ， 即 可 测 量 定 尺 和 滑 尺 之 间的 相 对 位 移 。 例 如 定 尺 感 应 输 出 电 压 与 滑 尺 励 磁 电 压 之 间 的 相 位 差为 3.6 0， 当 节 距 的 情 况 下 ， 表 明 滑 尺 移 动 了 0.02mm。 (5-7) 有 两 种 工 作 方 式 ， 鉴 相 式 和 鉴 幅 式 。5.5.2 应 用 第 5章 位 置 检 测 装 置放 大滤 波基 准 信 号 发 生 器脉冲 调相器 鉴

57、相器 放大器激 磁供 电线 路 伺 服电 机速 度控 制单 元滑 尺 定 尺 机 床VsVc-x+x 图 5-18 感 应 同 步 器 鉴 相 测 量 系 统 框 图 基 准 信 号 发 生 器 输 出 一 系 列 一 定 频 率 的 基 准 脉 冲 信 号 （ 载 波 信号 ） ， 为 伺 服 系 统 提 供 一 个 相 位 比 较 基 准 。 第 5章 位 置 检 测 装 置 脉 冲 调 相 器 的 作 用 是 将 来 自 数 控 装 置 的 进 给 脉 冲 信 号 转 换 为 相 位 变化 的 信 号 。 图 5-19为 其 原 理 组 成 框 图 ， 在 脉 冲 调 相 器 中 ， 由

58、 基 准 信 号 发生 器 产 生 的 基 准 脉 冲 信 号 分 成 两 路 ， 一 路 直 接 输 入 分 频 器 1， 它 为 1/N分频 的 二 进 制 计 数 器 ， 称 为 基 准 分 频 通 道 。 为 适 应 感 应 同 步 器 滑 尺 的 两 励磁 绕 组 供 电 的 要 求 ， 该 通 道 输 出 两 路 幅 值 相 等 、 频 率 相 同 、 相 位 相 差 900的 脉 冲 信 号 ， 经 激 磁 供 电 线 路 变 成 正 、 余 弦 信 号 给 滑 尺 正 弦 、 余 弦 绕 组励 磁 。 另 一 路 先 经 过 脉 冲 加 减 器 ， 再 进 入 分 频 器 2，

59、 该 分 频 器 也 为 1/N分频 二 进 制 计 数 器 ， 称 为 调 相 分 频 通 道 。 调 相 分 频 通 道 的 任 务 是 将 指 令 脉冲 信 号 调 制 成 与 基 准 脉 冲 有 一 定 关 系 的 输 出 脉 冲 信 号 ， 其 相 位 差 大 小 和极 性 与 指 令 脉 冲 有 关 。 上 述 两 个 分 频 器 均 为 1/N分 频 ， 即 当 输 入 N个 计 数脉 冲 后 产 生 一 个 溢 出 脉 冲 。 分 配 器 1（ 1/N）（ 基 准 分 频 通 道 ） 分 配 器 2（ 1/N）（ 调 相 分 频 通 道 ）脉 冲 加 减 器基 准 信 号 发

60、生 器 激 磁 信 号指 令 信 号+x-x 5-19 脉 冲 调 相 器 原 理 框 图 第 5章 位 置 检 测 装 置 为 说 明 指 令 移 相 情 况 ， 设 两 个 分 频 器 均 由 四 个 二 进 制 计 数 触发 器 C0C3组 成 ， 每 输 入 16个 脉 冲 产 生 一 个 溢 出 脉 冲 信 号 。 对 应 无 指令 脉 冲 和 有 指 令 脉 冲 两 种 情 况 ， 可 用 图 5-20和 图 5-21两 个 波 形 图 来描 述C0C 1C2C3F 图 5-7 无 指 令 脉 冲 时 序 波 形 图 第 5章 位 置 检 测 装 置 图 5-21所 示 ， 有 一

61、 正 向 指 令 脉 冲 通 过 脉 冲 加 减 器 ， 使 得 输 入 到 调 相 分 频 通 道 的 脉 冲 个 数 增 加 一 个 ， 结 果 该 分 频 器 产 生 溢 出 脉 冲 的 时 刻 提 前产 生 。 因 此 ， 在 指 令 脉 冲 作 用 下 ， 调 相 分 频 通 道 输 出 脉 冲 与 基 准 脉 冲 有一 个 相 位 差 1， 且 1 1 0， 0为 基 准 信 号 发 生 器 的 基 准 相位 ； 1为 指 令 信 号 相 位 ； 1的 大 小 取 决 于 指 令 脉 冲 数 ， 其 随 时 间 变 化的 快 慢 取 决 于 指 令 脉 冲 频 率 ， 而 其 相

62、对 于 0的 超 前 与 滞 后 ， 则 取 决 于指 令 脉 冲 进 给 方 向 。 图 5-21 有 指 令 脉 冲 时 序 波 形FC1C2C0C3F1分 频 器 2输 出分 频 器 1输 出 1 第 5章 位 置 检 测 装 置 12NN 21 当 用 同 一 脉 冲 源 的 输 出 时 钟 脉 冲 去 触 发 容 量 相 同 的 两 个 分 频 器 1和 2时 （ 见 图 5-7） ， 结 果 在 两 个 分 频 器 最 后 一 级 的 输 出 是 频 率 大 大降 低 的 两 个 同 频 率 信 号 。 假 设 时 钟 脉 冲 频 率 为 F， 当 分 频 器 的 容 量 为N，

63、即 N个 时 钟 脉 冲 使 分 频 器 的 输 出 变 化 一 个 周 期 ， 则 分 频 器 输 出 端的 脉 冲 频 率 f为 ： f=F/N（ N为 最 大 计 数 容 量 ， n为 触 发 器 个 数 ） 。 如果 在 时 钟 脉 冲 触 发 两 个 分 频 器 的 过 程 中 ， 通 过 脉 冲 加 减 器 加 入 一 个指 令 脉 冲 ， 分 频 器 2的 最 后 一 级 输 出 提 前 翻 转 ， 从 而 相 对 于 分 频 器 1产 生 了 一 个 正 的 相 移 1（ 见 图 5-21） 。 脉 冲 调 相 器 每 接 受 一 个 脉冲 便 产 生 一 个 指 令 相 位

64、增 量 1， 1应 符 合 下 式或 第 5章 位 置 检 测 装 置如 果 感 应 同 步 器 的 节 距 为 2mm，脉 冲 当 量 选 定 为 =0.001mm，一 个 脉 冲 对 应 的 相 移 角 1为 18.036021 t 数 控 装 置 每 发 一 个 进 给 脉 冲 ， 经 脉 冲 调 相 器 变 为 超 前 基 准 信 号 一 个 0.18 0相 移 角 的 信 号 ， 即 1=1-0=0.180。 此 时 因 工 作 台 未 动 ， 反 馈 信 号 相 对 于 基准 信 号 的 相 位 差 2=2-0=0（ 2为 定 尺 绕 组 上 作 为 反 馈 信 号 所 取 的 感

65、 应 电 压U2的 相 位 ） 。 鉴 相 器 将 1 2 =0.180的 相 位 差 检 测 出 来 ， 经 放 大 后 控制 伺 服 电 动 机 带 动 工 作 台 移 动 。 随 着 工 作 台 的 移 动 ， 2逐 渐 增 大 ， 相 位 差 逐 渐 减 少 ， 直 至 0。 第 5章 位 置 检 测 装 置 鉴 相 式 伺 服 系 统 利 用 相 位 比 较 原 理 进 行 工 作 。 当 数 控 装 置 要 求 工 作 台沿 一 个 方 向 位 移 时 ， 产 生 一 列 进 给 脉 冲 ， 经 脉 冲 调 相 器 的 调 相 分 频 通 道 转化 为 相 位 变 化 信 号 1，

66、 它 作 为 指 令 信 号 送 入 鉴 相 器 ； 测 量 装 置 及 信 号 处 理电 路 的 作 用 是 将 工 作 台 的 位 移 量 检 测 出 来 ， 并 表 达 成 与 基 准 信 号 之 间 的 相位 差 2， 也 被 送 入 鉴 相 器 。 这 两 路 信 号 都 用 它 们 与 基 准 信 号 之 间 的 相 位 差表 示 ， 且 同 频 率 、 同 周 期 。 因 此 ， 它 们 两 者 之 间 的 相 位 差 为 1 2。鉴 相 器 的 作 用 就 是 鉴 别 出 这 两 个 信 号 的 相 位 差 ， 并 以 与 此 相 位 差 信 号 成 正比 的 电 压 信 号 输 出 。 如 果 相 位 差 不 为 零 ， 说 明 工 作 台 实 际 移 动 的 距 离 不 等于 指 令 信 号 要 求 工 作 台 移 动 的 距 离 ， 鉴 相 器 检 测 出 的 相 位 差 ， 经 放 大 后 ，送 入 速 度 控 制 单 元 ， 驱 动 电 机 带 动 工 作 台 向 减 少 误 差 的 方 向 移 动 。 若 相 位差 为 零 ， 则 表 示 感 应 同 步 器