直线式感应同步器结构和工作原理

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。
1. 直线式感应同步器结构
直线感应同步器由定尺和滑尺两部分组成。定尺与滑尺之间有均匀的气隙，在定尺表面制有连续平面绕组，绕组节距为P。滑尺表面制有两段分段绕组，正弦绕组和余弦绕组。它们相对于定尺绕组在空间错开1/4节距（1/4P），定子和滑尺的结构示意图如图6-7 所示。

定尺和滑尺的基板采用与机床床身材料热膨胀系数相近的钢板制成。经精密的照相腐蚀工艺制成印刷绕组。再在尺子的表面上涂一层保护层。滑尺的表面有时还贴上一层带绝缘的铝箔，以防静电感应。
2．感应同步器的工作原理
感应同步器的工作原理与旋转变压器基本一致。使用时，在滑尺绕组通以一定频率的交流电压，由于电磁感应，在定尺的绕组中产生了感应电压，其幅值和相位决定于定尺和滑尺的相对位置。如图6-8所示为滑尺在不同的位置时定尺上的感应电压。当定尺与滑尺重合时，如图中的a点，此时的感应电压最大。当滑尺相对于定尺平行移动后，其感应电压逐渐变小。在错开1/4节距的b点，感应电压为零。依次类推，在1/2节距的c点，感应电压幅值与a点相同，极性相反；在3/4节距的d点又变为零。当移动到一个节距的e点时，电压幅值与a点相同。这样，滑尺在移动一个节距的过程中，感应电压变化了一个余弦波形。滑尺每移动一个节距，感应电压就变化一个周期。

按照供给滑尺两个正交绕组励磁信号的不同，感应同步器的测量方式分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。
（1）鉴相方式
在这种工作方式下，给滑尺的sin绕组和cos绕组分别通以幅值相等、频率相同、相位相差90°的交流电压：

励磁信号将在空间产生一个以ω为频率移动的行波。磁场切割定尺导片，并产生感应电压，该电势随着定尺与滑尺相对位置的不同而产生超前或滞后的相位差θ。根据线性叠加原理，在定尺上的工作绕组中的感应电压为：式中 ——定子正弦绕组轴线与转子工作绕组轴线之间的夹角；

式中 ω——励磁角频率。
n——电磁耦合系数。
θ——滑尺绕组相对于定尺绕组的空间相位角，
可见，在一个节距内θ与 是一一对应的，通过测量定尺感应电压的相位θ，可以测量定尺对滑尺的位移 。数控机床的闭环系统采用鉴相系统时，指令信号的相位角θ1由数控装置发出，由θ和θ1的差值控制数控机床的伺服驱动机构。当定尺和滑尺之间产生了相对运动，则定尺上的感应电压的相位发生了变化，其值为θ。当θ≠θ1时，使机床伺服系统带动机床工作台移动。当滑尺与定尺的相对位置达到指令要求值时，即θ=θ1，工作台停止移动。
（2）鉴幅方式
给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以频率相同、相位相同，幅值不同的交流电压：

若滑尺相对于定尺移动一个距离 ，其对应的相移为 ， 。
根据线性叠加原理，在定尺上工作绕组中的感应电压为：

由以上可知，若电气角已知，只要测出U0的幅值，便可以间接地求出。若?= ，则U0 = 0。说明电气角的大小就是被测角位移的大小。采用鉴幅工作方式时，不断调整，让感应电压的幅值为0，用代替对的测量。