電感式傳感器當銜鐵位于中間位置時,電橋輸出理論上應為零,但實際上總存在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。過大的零位電壓會使放大器提前飽和,若傳感器輸出作為伺服系統的控制信號,零位電壓還會使伺服電機發熱,甚至產生零位誤動作。零位電壓的組成十分復雜,如圖3.13(b)所示。它包含有基波和高次諧波。
產生基波分量的主要原因是電感式傳感器兩線圈的電氣參數和幾何尺寸的不對稱,以及構成電橋另外兩臂的電氣參數不一致。由于基波同相分量可以通過調整街鐵的位置(偏離機械零位)來消除,通常注重的是基波正交分量。
造成高次諧波分量的主要原因是磁性材料磁化曲線的非線性,同時由于磁滯損耗和兩線圈磁路的不對稱,造成兩線圈中某些高次諧波成分不一樣,不能對消,于是產生了零位電壓的高次諧波。此外,激勵信號中包含的高次諧波及外界電磁場的干擾,也會產生高次諧波。
我們應合理選擇磁性材料與激勵電流,使電感式傳感器工作在磁化曲線的線性區。減少激勵電流的諧波成分與利用外殼進行電磁屏蔽也能有效地誠小高次諧波。
一種常用的方法是采用補償電路,其原理為:
(1)串聯電阻消除基波零位電壓;
(2)并聯電阻消除高次諧波零位電壓;
(3)加并聯電容消除基波正交分量或高次諧波分量。
圖3.14(a )示出了,上述原理的典型接法。圖中R用來減小基波正交分量,作用是使線圈的有效電阻值趨于相等,大小約為0. 1~0.50,可用康銅絲繞制。Rb用來減小二、三次諧波,其作用是對某-線圈(接于A、B間或B、C間)進行分流,以改變磁化曲線的工作點,阻值通常為幾百~幾十kQ。電容C用來補償變壓器次級線圈的不對稱,其值通常為100~500PF。有時為了制造與調節方便,可在C、D間加接-電位器R,利用R與Ra的差值對基波正交分量進行補償。圖(b)示出了一種傳感器的實際補償電路。
另一種有效的方法是采用外接測量電路來減小零位電壓。如前述的相敏檢波電路,它能有效地消除基波正交分量與偶次諧波分量,減小奇次諧波分量,使電感式傳感器零位電壓減至極小。
此外還可采用磁路調節機構(如可調端蓋)保證磁路的對稱性,來減小零位電壓。