检测系统的测试误差及对仪器设备的要求

  仪器设备的要求(1)

徐励华(西安微电机研究所)专题讲座

    控制电机中的信号电机是精密检测和自动控制系统的传感元件．其本身的精度要求较高，为了满足高精度的要求，对检测它的仪器、设备、线路、工装以至测试方法、安装调试均有严格要求。但也有些产品和用户对产品精度要求并不太高．如果都应用高、精、尖的设备来检测是很不经济的。为此，对不同要求的电机,应对其检测系统的各种误差进行详细分析和计算．正确合理地选择仪器设备工装线路和采取相应的措施。

    本文按各类电机(感应同步器，自整角机、旋转变压器，测速发电机等)分别进行阐述。

1  感应同步器检测系统测试误差分析

感应同步器在信号电机中是精度极高的位置传感元件，它将线(角)位移变成电信号，前者为直线式感应同步器，后者为旋转式感应同步器．其本身的精度足以与计量基准相比拟，例如直线式滑尺达1．61μm(即士0．8μm)、定尺达3μm(即土1．5μm)、旋转式达2”(即士1”)．要检测这样高精度的产品，国内外有很多种方法，工厂批量大的要求自动化程度高，可采用对比法。计量部门要求检测准确度高．对直线式采用激光比长仪进行比较．对旋转式采用全组合法来消除仪器本身的误差。现从满足国标要求出发．对其检测系统的各部分误差进行分析计算。

    旋转式、直线式感应同步器的基本参数和技术要求及其试验方法目前没有国标而有部标jb3586—3587—84、jb／gq0565—84和jb／gqlll 39—89，其中正确度用峰值表示为了统一起见，检}jn4系统的误差分析也均用值计算。旋转式和直线式感应同步器的品种规格很多。现以其中正确度****及适中的产品为例来说明．列于表1．表2及表3。

    感应同步器的正确度测量主要用细分误差和零位误差进行测试，测试线路如图1图2所示。

    从图1可看出．旋转式感应用步器的检测系统主要由信号发生器(电源)、电源隔离变压器、高精度转台、感应分压箱、相敏电压表(即指零仪)和调试工装组成。   

从图2可看出，直线式感应同步器的检测系统除了高精度转台用测量仪替代及工装线路不同外，其它仪器均相同，也可用相当精度的数显表代替信号发生器、感应分压箱、匹配变压器和相敏电压表．使检测系统更加简单方便。

    检测系统的测试误差在计量检测中称为测量准确度δ,它由检测仪器设备的检定误差人工误差δb、安装和环境误差δc组成，由于这些误差是相互独立不相关的．所以合成的综合误差(即系统测量准确度)δ=

1．1  仪器设备的检定误差

1．1．1  高精度转台  

    目前国内大部分用光栅数显分度头。其示值误差δ41≤1 (峰峰值)；分辨率δ41”为0．

1”稳定度δ41为0．1”。可以满足表中正确度为4”产品的构测需要．但对表1中正确度煨高为2”的产品必须用≤o．6”的转台或分度头，否则就应该用修正值校正或全组合法来

消除分度头引起的误差．以使系统测试误差减小到要求范围内。

1.1.2测长仪

    对于正确度为5μm以下的产品可用阿贝比长仪，其检定误差不大于1．5um，对于正确度高于5μm的定尺．如用阿贝比长仪必须用修正值校正，可提高到0．9μm．如检测滑尺，其细分误差的节距一般为2mm．故可选择任一2min,其精度不大于o．3um的位置进行测量，对于高于3μm的零级品定尺应该用激光干涉仪(误差峰值约为0．1μm)。

1．1．3相敏电压表(即指零仪)

  当最小量程为0．1 μm／30格，其分辨率vmin为3．3×10-3mv／格。假设旋转式感同

步器极对数p=360．****输电压vmax=3mv时,会引起****角误差δa2=0．6”．这对于正确度为2”的产品．显然太大了，若缩小1 0倍(采用低噪声放大器)即将分辨率提高10倍，使其引起的角误差缩小为0．06"。假设直线式感应同步器的节距为2mm，****输出电压vmax，为4mv，当vmin为3．3×10-3mv／格时，则δa2约为0。26μm(取δa2=0。3μm。基本上可以满足要求。