直線感應同步器的誤差
張伯平（西安微電機研究所）
l引言
直線感應同步器作為一種信號電機，用作精密的檢測元件，其輸出信號應該為直線位移的正弦或余弦函數(shù)。在實際作用中，直線感應同步器并不能嚴格滿足這個條件，而只能在一定范圍內(nèi)與之適用。造成直線感應同步器誤差的原因是比較復雜的，有直線感應同步器制造精度的影響，還有電磁作用的因素，如空間高次諧波的影響、繞組分布電容產(chǎn)生的附加電勢、繞組自感的存在、繞組端部聯(lián)系的單匝耦合、各種引線的影響等。另外，安裝誤差、工作環(huán)境的變化等因素也都會帶來誤差。
2直線感應同步器的制造誤差
2.1定尺的制造誤差
直線感應同步器的定尺精度可用零位誤差描述。某點的零位誤差就是每個零位距離起始零位的實際位移量與理論位移量之差。習慣上以累積誤差形式表示，即取各點零位誤差中正的****值和負的****值之和的一半，并冠以±號表示。圖1所示曲線是同一塊定尺、不同滑尺勵磁時的零位誤差。兩條曲線形狀相似，互相之間和靠近，總的精度相差很小，其微小的差別是測試誤差所致。圖二所示曲線是同一塊定尺，當滑尺兩相繞組分別勵磁時的零位誤差曲線，這兩條曲線幾乎重合，總精度也一樣。試驗證明，零位誤差主要取決于定尺導片中心線的位置偏差，而滑尺的導體偏差對其影響很小。因此，定尺的精度用零位誤差衡量。目前標準型(250mm長)直線感應同步器的誤差是0級±1.5μm、1級±2．5μm、2級±5.0μm。
2.2滑尺的制造誤差
直線感應同步器滑尺的精度主要用細分誤差描述。某點的細分誤差就是在一個周期中，每個細分點的實際細分值與理論細分值之差。細分誤差的表示形式是將各點細分誤差中正的****值和負的****值的****值之和的一半，并冠以“±”號表示。影響細分誤差的主要內(nèi)在因素是：正、余弦繞組空間位置的不正交、正余弦繞組阻抗的不對稱、空間高次諧波的影響等。
2.2.1正余弦繞組空間位置的不正交引起的誤差
直線感應同步器由于制造工藝的原因。滑尺正、余弦繞組的空間間隔與理論要求。出現(xiàn)偏差。設細分誤差為△θ正交偏差為△θ偏繞組勵磁電壓的相位角為θ電則：
從圖3可見，當正余弦繞組因?qū)w偏差而引起正交偏差為△θ偏時，由此引起細分誤差與△θ偏成正比，而與臼θ電呈2次余弦關系。
另外，兩相勵磁電壓不是理想正交也會引起誤差。經(jīng)過理論推導，可以證明，兩相勵磁的不正交產(chǎn)生的誤差可抵消由于兩組空間位置不正交所引起的誤差。利用這個結(jié)論，可通過勵磁電壓的調(diào)整補償滑尺制造精度不理想所產(chǎn)生的誤差。
2.2.2正余弦繞組阻抗不對稱引起的誤差
直線感應同步器由于制造時滑尺兩相繞組阻抗不對稱，勵磁時兩相回路電流不相等，致使它們感應電勢幅值的****電壓不相等，引起細分誤差。設細分誤差為△θ，正弦感應****電壓比余弦大ε倍，勵磁電壓相位角為θ電，則：
從圖4可見，誤差角△θ與兩相****感應電勢差ε成正比，而與θ電呈2次正弦關系。根據(jù)這一原理，在試驗和使用中，可在兩相繞組的回路中串入不同電阻補償由于制造誤差而產(chǎn)生的細分誤差。
2.2.3空間高次諧波的影響
空間高次諧波會在感應繞組上產(chǎn)生感應電勢，從而產(chǎn)生細分誤差。但由于在設計時對空間高次諧波采取了有效措施，使空間高次諧波各分量的總和還不足基波分量的百分之十，故測試出的曲線已很不明顯。
引起細分誤差的主要原因是由于滑尺兩相繞組的不正交及兩相繞組的不對稱，這兩點均是由于滑尺制造質(zhì)量欠佳所致。因此用細分誤差衡量滑尺精度的優(yōu)劣。目前，直線感應同步器滑尺的精度是0級±0. 8μm，1級±1.5μm，2級±2.5μn。
2.3綜合誤差
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