檢測系統的測試誤差及對儀器設備的要求
儀器設備的要求(1)
徐勵華(西安微電機研究所)專題講座
控制電機中的信號電機是精密檢測和自動控制系統的傳感元件．其本身的精度要求較高，為了滿足高精度的要求，對檢測它的儀器、設備、線路、工裝以至測試方法、安裝調試均有嚴格要求。但也有些產品和用戶對產品精度要求并不太高．如果都應用高、精、尖的設備來檢測是很不經濟的。為此，對不同要求的電機,應對其檢測系統的各種誤差進行詳細分析和計算．正確合理地選擇儀器設備工裝線路和采取相應的措施。
本文按各類電機(感應同步器，自整角機、旋轉變壓器，測速發電機等)分別進行闡述。
1 感應同步器檢測系統測試誤差分析
感應同步器在信號電機中是精度極高的位置傳感元件，它將線(角)位移變成電信號，前者為直線式感應同步器，后者為旋轉式感應同步器．其本身的精度足以與計量基準相比擬，例如直線式滑尺達1．61μm(即士0．8μm)、定尺達3μm(即土1．5μm)、旋轉式達2”(即士1”)．要檢測這樣高精度的產品，國內外有很多種方法，工廠批量大的要求自動化程度高，可采用對比法。計量部門要求檢測準確度高．對直線式采用激光比長儀進行比較．對旋轉式采用全組合法來消除儀器本身的誤差。現從滿足國標要求出發．對其檢測系統的各部分誤差進行分析計算。
旋轉式、直線式感應同步器的基本參數和技術要求及其試驗方法目前沒有國標而有部標jb3586—3587—84、jb／gq0565—84和jb／gqlll 39—89，其中正確度用峰值表示為了統一起見，檢}jn4系統的誤差分析也均用值計算。旋轉式和直線式感應同步器的品種規格很多。現以其中正確度****及適中的產品為例來說明．列于表1．表2及表3。
感應同步器的正確度測量主要用細分誤差和零位誤差進行測試，測試線路如圖1圖2所示。
從圖1可看出．旋轉式感應用步器的檢測系統主要由信號發生器(電源)、電源隔離變壓器、高精度轉臺、感應分壓箱、相敏電壓表(即指零儀)和調試工裝組成。
從圖2可看出，直線式感應同步器的檢測系統除了高精度轉臺用測量儀替代及工裝線路不同外，其它儀器均相同，也可用相當精度的數顯表代替信號發生器、感應分壓箱、匹配變壓器和相敏電壓表．使檢測系統更加簡單方便。
檢測系統的測試誤差在計量檢測中稱為測量準確度δ,它由檢測儀器設備的檢定誤差  人工誤差δb、安裝和環境誤差δc組成，由于這些誤差是相互獨立不相關的．所以合成的綜合誤差(即系統測量準確度)δ=  1．1 儀器設備的檢定誤差  1．1．1 高精度轉臺
目前國內大部分用光柵數顯分度頭。其示值誤差δ41≤1 (峰峰值)；分辨率δ41”為0．
1”穩定度δ41為0．1”。可以滿足表中正確度為4”產品的構測需要．但對表1中正確度煨高為2”的產品必須用≤o．6”的轉臺或分度頭，否則就應該用修正值校正或全組合法來
消除分度頭引起的誤差．以使系統測試誤差減小到要求范圍內。
1.1.2測長儀
對于正確度為5μm以下的產品可用阿貝比長儀，其檢定誤差不大于1．5um，對于正確度高于5μm的定尺．如用阿貝比長儀必須用修正值校正，可提高到0．9μm．如檢測滑尺，其細分誤差的節距一般為2mm．故可選擇任一2min,其精度不大于o．3um的位置進行測量，對于高于3μm的零級品定尺應該用激光干涉儀(誤差峰值約為0．1μm)。
1．1．3相敏電壓表(即指零儀)
當最小量程為0．1 μm／30格，其分辨率vmin為3．3×10-3mv／格。假設旋轉式感同
步器極對數p=360．****輸電壓vmax=3mv時,會引起****角誤差δa2=0．6”．這對于正確度為2”的產品．顯然太大了，若縮小1 0倍(采用低噪聲放大器)即將分辨率提高10倍，使其引起的角誤差縮小為0．06"。假設直線式感應同步器的節距為2mm，****輸出電壓vmax，為4mv，當vmin為3．3×10-3mv／格時，則δa2約為0。26μm(取δa2=0。3μm。基本上可以滿足要求。
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