非等齿耦合位移传感器的研究*

朱 革，郭增强，王先全，罗 静，袁亚辉

（重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆 400054）

0 引言

基于文献［1］中提出的“时空坐标转换”理论，设计了多种用于位移测量的时栅位移传感器，包括测量角位移和直线位移的传感器，并且取得了一定的成果。前期研究的时栅位移传感器经中国测试计量研究院测试，32对极可达±0.8″，24 对极可达 ±1.0″［2］。通常，传感器的空间刻线槽越多，极对数越多，空间刻划越细，传感器的精度就越高，但是增加开槽数就增加了加工难度。基于这种现状在时栅位移传感器的基础上进行改进，旨在不增加最大开槽数的前提下获得更多的极对数和测头数，从而利于提高测量的精度［3］。

1 非等齿耦合位移传感器的原理

由于提出的这种结构是在时栅位移传感器基础上的改进，故其原理和时栅相似，采用控制电机型的线圈绕组结构，利用定子和转子的线圈绕组的互感随位置而变化的电磁感应原理，将机械转角精确地转换成电信号。所不同的是提出了转子绕组激励，定子绕组绕线槽间距为电气角度非常规300°的三相感应输出的新结构，这样其极对数为n/2（一周槽数n），测头数为3n/5，从而使极对数和侧头数增多［4］。

通过给传感器的激励绕组施加余弦激励信号（E=Emcosωt），在感应绕组上形成包含空间角度α和激励信号频率ω的感应信号

通过比较激励信号和感应信号的相位差α，实现位移（或角度）的检测［5］。

图1是两相非等节距时栅位移传感器的信号模型示意图。……