圆感应同步器安装误差修正方法研究

　　1　引　言

　　圆感应同步器数显表是一种高精度、高效率的数字显示角度位移测量仪器,它具有安装方便、读数方便、精度高、可靠性好、抗干扰强、对环境条件要求低等优点,被广泛应用于精密测量和定位跟踪等领域。

　　在进行某经纬仪改造过程中,我们发现该数显表的测角精度很差,误差最大值在60″以上,根本无法使用。该数显表是新研制的,出所检测时用调整好的圆感应同步器进行测角精度检测时测角误差均方根值小于3″,因此可以排除数显表原因造成的误差。再经过进一步检测,逐渐排除其它原因,发现问题出在圆感应同步器上,即圆感应同步器的安装误差造成数显表测角精度超差。该经纬仪的圆感应同步器安装时采用过盈配合与轴系联接,无法调整,因而通过调整圆感应同步器来提高测角精度是不可能的,只能对测角误差进行修正。

　　2　数显表测角误差的检测及修正

　　要实现测角误差修正就必须将数显表在360°范围内的测角误差测量准确,而360°范围内的误差仅靠测量是无法完成的,为此我们必须弄清数显表的误差模型。

　　2.1　数显表测角误差模型

　　圆感应同步器利用两平面形绕组的互感信号随位置变化而变化的原理工作,分为定子、转子两部分,其安装结构如图1所示。转子上为单相均匀分布的连续绕组,定子上为正弦、余弦绕组。它利用电磁感应原理把两平面绕组间的位移量转换成电信号,对任一部件的绕组用交流激磁时,在另一绕组中产生的感应电势e = kUmsin(θ机-θ电cosωt)(θ机机代表机械转角,θ电表示电气角)。该电势随两部件相对位置的变化而呈正弦函数变化,数显表通过对感应信号的处理就能精密测量出角位移量。

　　圆感应同步器安装时,要求转子基板面与定子基板面之间的距离h跳动量在0.01 mm左右,并且同心度要求小于0.01 mm。由此可见,圆感应同步器的安装误差主要是由于转子、定子两基面之间的倾斜和旋转轴不同心造成。

　　我们首先分析当转子、定子旋转轴同心但两基面不平行时造成的测角误差规律,由于转子和定子上的绕组都是均匀刻划的,当转子旋转一个刻划周期后,定子、转子绕组相对位置与旋转前相同,圆感应同步器的输出与旋转前相同,因此数显表的输出误差也应与旋转前相同,由此可以得出,这种由安装带来的测角误差应该呈周期变化,误差周期就是同步器刻划周期。其次分析当转子、定子旋转轴不同心但两基面平行时造成的误差规律,由编码器不同轴带来的误差规律可知,这时带来的测角误差应该是在360°范围内呈正弦规律。但实际的转子和定子间安装位置有可能既不同心也不同轴,所以,测角误差应是上述两种误差的合成。