机床传动误差的测量器械及测量方法
发布时间:2013-4-10
3.1机床传动误差比相测量方法
两传感器的输出信号θ1、θ2之间的相位关系反映了传动链的传动误差。当传动误差TE=0,即传动比恒定时,θ1、θ2之间保持恒定的相位关系;当传动比i发生变化时,θ1、θ2之间的相位关系也随之发生变化。比相测量法就是通过测定θ1、θ2之间的相位关系来间接测量传动误差TE。随着数字技术、计算机技术的发展,比相测量法经历了从模拟比相→数字比相→计算机数字比相的发展过程。 (来自http://www.sdxyjc.com)
(1)模拟比相法
常用的触发式相位计即采用了模拟比相法。模拟比相的原理:两路信号经分频后变为同频率信号进入比相计,它们之间的时差Δt取决于θ1、θ2之间的相位差δ(t)。经双稳态触发器鉴别后,Δt变换为与比相矩形波占空比相对应的模拟量Δu,占空比的变化即反映了传动链的传动误差。
模拟比相测量系统存在以下问题:①δ(t)是以2π为周期并按一定规律变化的周期函数,设f为相位变化频率,ω=2πf为角频率,则有δ(t)=δ(ωt)。两信号比相时,相位测量是以1/f为周期的重复测量,由条件0≤δ(ωt)≤2π可知,Δu与δ(t)具有线性关系。由于δ(ωt)呈周期变化,因此要求模拟记录表头的时间常数τ小于被测变化相位差的周期,即τ≤1/f,否则在前一个相位变化周期内还未获得准确读数时,后一个周期已开始重复,这样就无法实时记录相位差的变化。因此模拟比相法的动态测量性能较差,不能适应实时分析处理的动态测量要求。②测量分辨率与测量范围相互制约,如提高分辨率,则会减小量程,为此需配置量程选择电路,被测信号的相位差必须小于360°。③要求进入比相计的两路信号频率相同,即只能进行同频比相,因此两路信号的分频/倍频器必须满足传动比变化要求,电路结构复杂,抗干扰能力差,适用范围较小。
(2)数字比相法
数字比相采用逻辑门和计数器来实现,相位差直接以数字量形式输出。比相原理:两同频信号θ1、θ2经放大整形后得到两组脉冲信号u1、u2,它们分别通过逻辑门电路控制计数器的开、关。计数器的计数结果即为θ1、θ2之间的时间间隔Δt,它与相位差δ(t)成正比。设比相信号周期为T,则有δ(t)=2πΔt/T。
数字比相测量法的主要特点为:①由于Δt值不仅取决于两信号的相位差δ(t),而且还与两信号的频率有关。因此,为获得较高精度的测量结果,就必须保证两比相脉冲信号和时钟信号均有较高精度。在一个比相周期T内,任何引起比相信号频率变化的因素都将影响测量结果。②虽然数字比相弥补了模拟比相的一些不足,测量稳定性和可靠性有所提高,但仍然只能适用于同频比相。
(3)微机细分比相法
20世纪80年代以来,测试仪器微机化成为测量技术的重要发展趋势。在机床传动误差测量中,微机细分比相法开始得到广泛应用。
