传感技术中的旋转变压器的基本原理

旋转变压器概述 　　旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。 　　 　　旋转变压器 　　旋转变压器的工作原理 　　定子绕组D1-D2接交流电源激磁，转子绕组Z1-Z2接负载ZL当主令轴带动转子转过θ角时，转子各绕组中产生的感应电压。采用不同接线方式或不同的绕组结构，可以获得与转角成不同函数关系的输出电压。采用不同的结构还可以制成弹道函数、圆函数、锯齿波函数等特种用途的旋转变压器。 　　 　　旋转变压器原理图 　　利用两台相同的正、余弦旋转 旋转变压器是一种重要的传感技术元件，主要用于精确测量旋转物体的角位移和角速度。它的基本构造包括定子和转子，其中定子通常由一对绕组D1-D2构成，用来接受交流电源的激励；转子则由绕组Z1-Z2组成，其输出端连接负载ZL。当主令轴驱动转子转动时，转子绕组会感应出与转角相关的电压。 工作原理上，当交流电源通过定子绕组产生磁场，转子在旋转过程中切割磁力线，从而在转子绕组中产生感应电动势。通过改变接线方式或绕组结构，可以调整感应电压与转角之间的关系，以满足不同功能需求，例如制造出弹道函数、圆函数、锯齿波函数等特殊类型的旋转变压器。 在实际应用中，通常使用两台相同正弦和余弦的旋转变压器来构建测角系统。一台作为发送机，另一台作为接收机或控制变压器。当发送机被交流电源激励时，两台旋转变压器的输出电压可以反映转角信息。为了提高测量精度，可以采用双通道测角系统，结合粗通道和精通道。粗通道用于大范围的角位移测量，而精通道则提供更高的分辨率，用于微小角度的精确测量。通过合适的升速比和电气转换器，系统可以实现高达3″~7″的控制精度。 旋转变压器的结构形式多样，常见的有两极绕组和四极绕组。两极结构简单，适用于一般的测量任务；四极绕组则能提供更精确的测量，适用于高精度要求的系统。此外，多极式旋转变压器进一步提高了测量精度，尤其适用于绝对式检测系统，其内部同时集成单极和多极绕组，既保证了精度又简化了整体设计。 在实际应用中，为了克服减速器齿轮间隙带来的非线性误差，有时会采用电气变速式双通道测角系统，通过多极旋转变压器来消除这种影响。旋转变压器凭借其高精度、可靠性和适应性强的特点，在航空航天、军事装备、精密机械、自动化设备等领域有着广泛的应用。