圆感应同步器方位测角系统误差产生与消除

　　0　引　言

　　圆感应同步器是利用电磁感应原理工作的一种角度传感器,它通常与数显电路构成闭环测角系统,这种系统工作可靠、性能稳定,能精密测量各种微小角位移,广泛应用于航天、航空、军事等领域。而采用圆感应同步器单相激磁、双相输出工作方式的测角系统,由于电路简单,应用更为广泛。但因为圆感应同步器及轴角变换单元本身工作原理容易引入转换误差。需要采用相应措施,消除各种转换误差的影响。本文充分考虑各种误差影响,设计并实现一种圆感应同步器方位测角系统,使其满足测角范围为0°~360°,一次水平测角误差小于10″。

　　1　系统组成

　　系统框图如图1,主要由圆感应同步器和AD2S80A组成。由石英晶体经CD4060分频产生10. 8 kHz方波,经带通滤波选频后形成同频率的正弦激磁信号,一路经过功率放大器进入圆感应同步器输入端;另一路移相后作为AD2S80A的参考输入。功率放大后的激磁信号通过圆感应同步器转子,在定子上分别感应出反映同步器转角的正弦、余弦两相电势。两相信号经放大、滤波、移相输入角度解码芯片AD2S80A,转换为数字角度送入AT89C51,处理后,送由MAX7219,LED数码管组成的显示电路显示。

　　极数为360的圆感应同步器安装在光学瞄准仪竖轴系上,它所转过的角度即瞄准仪照准部转过的角度。

　　1.1　圆感应同步器工作原理

　　圆感应同步器采用连续绕组(单相)激磁、分段绕组(双相)输出鉴幅工作方式。当转子绕组中通以正弦电流时,定子绕组则输出随转角成正余弦规律变化的电势。转子激磁信号为

　　定子绕组两相输出感应电势^[1]分别为

　　式中　u为连续绕组激磁电压瞬时值; ku为基波(时间)电压传递系数;ω为激磁电压角频率;θ^_D为连续绕组与A相绕组导体中心线的夹角, rad。

　　设,当系统转速时,可得

　　由上式知,圆感应同步器的输出与其转过的角度及激磁电源幅值有关。若ωn≠0,式(3)不成立。

　　1.2　AD2S80A工作原理

　　AD2S80A是一种可变分辨力、单片数字分解转换器,它的两相输入分别是感应同步器的分段绕组A, B两相输出电势,输出为自然的二进制数字角度φ^_D。φ^_D同时作为测角系统的反馈角度。AD2S80A工作原理如图2所示。

　　圆感应同步器的两相输出进入AD2S80A的前置放大器,放大倍数为kv。输出为e_At, e_Bt