
當(dāng)電感傳感器在中間位置時(shí),電橋輸出理論上應(yīng)為零,但實(shí)際上總有零位不平衡電壓輸出(零位電壓),造成零位誤差,如圖3.13(a)所示。零位電壓過大會(huì)使放大器提前飽和。如果傳感器輸出作為伺服系統(tǒng)的控制信號(hào),零位電壓也會(huì)使伺服電機(jī)發(fā)熱,甚至產(chǎn)生零位誤動(dòng)作。如圖3.13(b)所示,電壓組成非常復(fù)雜。它包含基波和高次諧波。
基波分量的主要原因是電感式傳感器兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對(duì)稱,以及構(gòu)成電橋另外兩臂的電氣參數(shù)不一致。因?yàn)榛ǖ耐喾至靠梢酝ㄟ^調(diào)整街鐵的位置(偏離機(jī)械零位)來消除,所以通常注重基波的正交分量。
高次諧波分量的主要原因是磁性材料磁化曲線的非線性。同時(shí),由于磁滯損耗和兩個(gè)線圈磁路的不對(duì)稱,兩個(gè)線圈中的一些高次諧波成分不同,不能對(duì)消,產(chǎn)生零位電壓的高次諧波。此外,激勵(lì)信號(hào)中包含的高次諧波和外部電磁場(chǎng)的干擾也會(huì)產(chǎn)生高次諧波。
合理選擇磁性材料和激勵(lì)電流,使電感式傳感器在磁化曲線的線性區(qū)域工作。減少激勵(lì)電流的諧波成分,利用外殼進(jìn)行電磁屏蔽,也能有效地實(shí)現(xiàn)低次諧波。
一種常用的方法是使用補(bǔ)償電路,其原理是:
(1)串聯(lián)電阻消除基波零位電壓;
(2)并聯(lián)電阻消除高次諧波零位電壓;
(3)加并聯(lián)電容消除基波正交分量或高次諧波分量。
(a)顯示了上述原理的典型接法。圖中R用于減小基波的正交分量,使線圈的有效電阻值趨于相等,大小約為0.1~0.50,可用康銅絲纏繞。Rb用于減少二、三次諧波,其作用是分流某一線圈(連接A、B或B、C),以改變磁化曲線的工作點(diǎn),阻值一般為幾百~幾十kQ。電容C用于補(bǔ)償變壓器二次線圈的不對(duì)稱,其值通常為100~500PF。有時(shí)為了方便制造和調(diào)整,可以在C和D之間加一個(gè)電位器R,利用R和Ra之間的差值來補(bǔ)償基波的正交量。圖(b)顯示了傳感器的實(shí)際補(bǔ)償電路。
另一種有效的方法是使用外部測(cè)量電路來降低零電壓。如上述相敏檢波電路,能有效消除基波正交分量和偶次諧波分量,降低奇次諧波分量,將電感式傳感器零位電壓降至極小。
此外,磁路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(如可調(diào)端蓋)可以用來保證磁路的對(duì)稱性,從而降低零電壓。