南京理工大学_开题报告

南京理工大学_开题报告 南 京 理 工 大 学 本科生科研训练开题报告 学 生 姓 名: 臧云歌 学 号: 1001170114 曹委 1001170118 孙斌 1001170142 专 业: 测控技术与仪器 设计(论文)题目: 基于非晶的磁通门传感器设计 指 导 教 师: 卜雄洙 2012 年 5 月 2 日 本科生科研训练开题报告 基于非晶材料的磁通门传感器设计 文献综述 一、研究背景 早在 2000 多年前，我们的祖先就利用物质的磁性发明了用于航海和测绘等方面的指南针。随着社会的进步，磁场测量技术作为研究与磁现象相关的物理过程的重要手段，逐渐发展成一门综合的技术科学。其广泛应用于地磁观测、地震预报、空间磁场测量、地质勘探等地球物理领域，而且在探矿、考古、飞行器姿态控制系统、惯性导航系统等工业、军事、生物及医学领域应用广泛。 与此同时，磁场测量技术与不同领域的学科结合形成一些其他学科，如磁场测量在化学中的应用形成了磁化学;磁场测量在地质中的应用形成磁法勘探学;磁场测量在探伤中的应用形成磁探伤学;磁场测量在医学中的应用形成磁法医疗学。尤其重要的是，磁场测量仪器广泛应用于大型物理实验仪器、高能加速器、离子束加工装置、热核聚变装置、宇航等重大工程中。 在直流或缓变的弱磁场检测中，磁通门传感器具有宽的线性范围、较高的分辨力 和较高的灵敏度等特性，因而得到了广泛的应用。近年来，集成电路工艺和微机电系统(Micro-electro Mechanical Systems)技术的迅猛发展，推动了磁通门传感器由传统的结构型向固化型的转变。半导体固态传感器由于其性能优异、体积小、重量轻且成本低廉等优点，在国防及民用领域得到了非常广泛的应用。为适应地磁测量、空间探测、卫星姿态控制等测控领域的需要，微型磁通门传感器已经引起了人们极大的关注。 研究和发展操作简单、稳定性好、精度高、成本低廉的磁测仪器有着十分深远的意义。磁场测量技术涉及的原理广、测量范围也有所不同。与其他磁测仪器相比，磁通门磁力计灵敏度高，制作成本低，可以测量单分量磁场及空间矢量场，并且有较大的测量范围;与核磁共振地磁仪相比，磁通门磁力计有较好的稳定性;与光纤地磁仪相比，磁通门磁力计对被测磁场更敏感，而且对振动和热量带来的磁场变化不敏感。 二、国内外研究情况 磁通门传感器是德国人在二十世纪三十年代首次发明的。长期以来，磁通门一直 是一种变压器式的结构(由铁心、线圈和骨架组成)。但近年来，微型磁通门的理论及 技术有了飞速的发展。1990 年Thomas Seitz研制出第一个微型磁通门传感器，它的铁 2心是溅射到硅片上的软磁材料。利用光刻成型，尺寸大约为 2×4mm。它的测量线圈 是用单层金属铝线做成的螺线管，激励线圈是用先进的厚膜技术制作在陶瓷基片上 的。随后日本的S.Kawahito等人研制出了微型螺线管磁通门。自此以后，微型磁通门成了磁传感器研究的焦点，出现了各式各样的微型磁通门，有的做在硅片上，有的则印刷在电路板上。在几十年的发展过程中，磁通门衍生出多个应用分支如磁通门罗盘计、三轴磁通门、数字磁通门、快速傅里叶变换式磁通门及电流输出型磁通门等。 目前，国内外的磁通门产品大部分为偶次谐波型。国外的磁通门技术起步较早，其产品也有着很高的研制水平。比如英国 Bartington 公司生产的 Mag-03RC，分辨力为 1nT;加拿大生产的 FM-100B, 分辨力为 0.4nT;日产 MB-162, 分辨力达到 0.1nT。我国在磁通门技术上与国外的发展水平存在着很大的差距，但进步很大，已有多家研究机构研制出一些可以使用的磁通门产品。如中国科学院地球物理研究所研制的CTM-302 三分量磁通门磁力计、中国科学院空间与应用研究中心的 SDM 型自动补偿数字显示磁力计、中国地震局地球物理研究所研制的 DCM-1 型数字地磁脉动观测系统、上海金磁科技有限公司的 μMag 系列手持式磁通门磁力计、北京航勘仪器厂的FVM-400、北京地质仪器厂的 CGM-02D 等。 磁通门作为弱磁测量的重要手段，其发展方向主要集中在以下几个方面: 1. 提高传感器的分辨力和灵敏度; 2. 提高测量精度及测量范围; 3. 提高分辨力、带宽与精度的综合水平; 4. 实现磁通门检测原理创新; 5. 研制微型化、元件化的磁通门器具; 6. 开发数字化、智能化的磁通门装置。 三、课题研究的目的及意义 传统磁通门传感器灵敏度受磁通门探头噪声制约，对磁芯的要求较为苛刻。受现代制作工艺及材料发展水平的限制，传统磁通门的发展缓慢。要提高磁通门的分辨力、精度和带宽等性能指标，除了改进制作工艺，提高制作技术水平、改进探头结构外，还必须从磁通门原理入手研究新的检测。 本课题的目的在于探究迟滞时间差检测原理，完成新型磁通门的制作及磁测装置的设计，最终实现直流或缓变弱磁场的测量。受现代工艺水平的制约，现有磁通门可以承受约 1000 倍的噪声，然而继续提高抗噪声能力较为困难。应用迟滞时间差原理设计的磁测装置可以使输出信号不受探头参数的影响和奇次谐波噪声的干扰，且调理电路简单，易于装置的微型化和集成化。 目前，国内外正在大力研制基于微机电系统(MEMS)技术的磁传感器。其中，研究较多的是谐振式磁敏传感器，其主要优点是不需要磁敏感材料而是依据洛伦兹力原理，但其理论分辨力只达到 100nT。清华大学精密仪器实验室采用MEMS技术对传统磁 3通门进行微型化处理后，使磁通门的体积降到 100mm的量级。但其仍然采用传统的检测方法及类似传统的探头结构，实际上限制了传感器的进一步微型化。此次课题所研究的迟滞时间差检测法更易于微型化设计，可以方便地将磁通门及其调理电路集成为一个功能器件。并且有望突破加工技术壁垒，实现三维微型磁通门的加工及设计。 四、小结 总之，项目的成果可广泛应用于日后各项建设中。此次通过迟滞时间差检测机理，系统地建立了迟滞时间差型磁通门的数学模型，并依此机理完成新型磁通门实体的制作，最终实现高灵敏度、高分辨力的磁测装置的设计。根据电磁场理论建立迟滞时间差型磁通门传感器模型，并推导迟滞时间差同励磁场及待测磁场的关系以及灵敏度同励磁幅度和频率的关系。以迟滞时间差为检测对象，采用高导磁率、高矩形比的钴基非晶合金为磁敏感材料，运用PCB工艺，制作完成一种单磁芯探头结构的新型磁通门传感器。以迟滞时间差型磁通门实体为磁探头，项目完成便携式弱磁测量装置的设计，并实现-4 44×10nT,+4×10nT弱磁场的标定，其分辨力达到 60nT。同传统磁通门相比，传感器的探头结构得到很大的简化，体积有效地减小，易于微型化;检测电路简单，磁测装置的体积也大为减小，易于便携式测量;数据处理简单，测量周期短;在传感器的体积和功耗同时降低的情况下，可以使灵敏度和分辨力等性能指标达到理想。 本科生科研训练开题报告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段 课题主要研究迟滞时间差原理及利用该原理实现弱磁场测量系统样机的研制。通过 ANSYS仿真及实验证明原理的可行性，通过实验分析各参数(励磁、结构、磁芯及线圈等参数)对测量结果的影响。利用多层 PCB 工艺完成磁通门实体的制作，设计励磁信号发生器及检测与调理电路，实现磁测装置系统的组建。最终利用迟滞时间差型磁通门实现对直流及低频弱磁场的测量。根据现有的磁性材料、实验条件及课题组目前的工作成果，预期实现指标如下表。 传感器性能 4 4测量范围 -4×10nT,+4×10 nT 分辨力 10nT 灵敏度 1μs/nT 传感器功耗 ?5mW 传感器带宽 600Hz 本科生科研训练开题报告 指导教师意见: 1(对“文献综述”的评语: 2(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日 所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日 永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式 2008-11-07 来源:internet 浏览:504 主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐。下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。 增量式编码器的相位对齐方式 在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z;带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上(在此默认Z信号的常态为低电平)，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下: 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。 上述验证方法，也可以用作对齐方法。 需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以: 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形; 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置; 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。 绝对式编码器的相位对齐方式 绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察最高计数位信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，则对齐有效。 这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下: 1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳; 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中; 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法。这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器和电机轴之间的角度 关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺性好。 如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，则对齐方法会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，则可以考虑: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.经过上述调整，使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，则对齐有效。 如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定。这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。 个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向用户开放，以便用户自行安装编码器，并完成电机电角度的相位整定。 正余弦编码器的相位对齐方式 普通的正余弦编码器具备一对正交的sin，cos 1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等;以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个;这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比 原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见;此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。 采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下: 1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这种验证方法，也可以用作对齐方法。 此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑: 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题。 如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息; 3.调整旋变轴与电机轴的相对位置; 4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。 此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果: 1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下: 1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳; 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中; 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、正余弦编码器、或者驱动器，都需要重新进行初始安装相位的对齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。 旋转变压器的相位对齐方式 旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热，耐振。耐冲击，耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极(单速)的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统，应用也最为广泛，因而在此仅以单速旋变为讨论对象，多速旋变与伺服电机配套，个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数，一便于电机度的对应和极对数分解。 旋变的信号引线一般为6根，分为3组，分别对应一个激励线圈，和2个正交的感应线圈，激励线圈接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据旋变转定子的相互角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。旋变SIN和COS输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是sinωt，转定子之间的角度为θ，则SIN信号为sinωt×sinθ，则COS信号为sinωt×cosθ，根据SIN，COS信号和原始的激励信号，通过必要的检测电路，就可以获得较高分辨率的位置检测结果，目前商用旋变系统的检测分辨率可以达到每圈2的12次方，即4096，而科学研究和航空航天系统甚至可以达到2的20次方以上，不过体积和成本也都非常可观。 商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出; 2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出; 3.依据操作的方便程度，调整电机轴上的旋变转子与电机轴的相对位置，或者旋变定子与电机外壳的相对位置; 4.一边调整，一边观察旋变SIN信号的包络，一直调整到信号包络的幅值完全归零，锁定旋变; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，信号包络的幅值过零点都能准确复现，则对齐有效 。 撤掉直流电源，进行对齐验证: 1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这个验证方法，也可以用作对齐方法。 此时SIN信号包络的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑: 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形; 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置; 4.一边调整，一边观察旋变的SIN信号包络的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使这2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 需要指出的是，在上述操作中需有效区分旋变的SIN包络信号中的正半周和负半周。由于SIN信号是以转定子之间的角度为θ的sinθ值对激励信号的调制结果，因而与sinθ的正半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号同相，而与sinθ的负半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信 号与原始激励信号反相，据此可以区别和判断旋变输出的SIN包络信号波形中的正半周和负半周。对齐时，需要取sinθ由负半周向正半周过渡点对应的SIN包络信号的过零点，如果取反了，或者未加准确判断的话，对齐后的电角度有可能错位180度，从而造成速度外环进入正反馈。 如果可接入旋变的伺服驱动器能够为用户提供从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息，则可以考虑: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.利用伺服驱动器读取并显示从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息; 3.依据操作的方便程度，调整旋变轴与电机轴的相对位置，或者旋变外壳与电机外壳的相对位置; 4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。 此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果: 1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储旋变随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下: 1.将旋变随机安装在电机上，即固结旋变转轴与电机轴，以及旋变外壳与电机外壳; 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 3.用伺服驱动器读取由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中; 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、旋变、或者驱动器，都需要重新进行初始安装相位的对齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。 注意 1.以上讨论中，所谓对齐到电机电角度的-30度相位的提法，是以UV反电势波形滞后于U相30度的前提为条件。 2.以上讨论中，都以UV相通电，并参考UV线反电势波形为例，有些伺服系统的对齐方式可能会采用UW相通电并参考UW线反电势波形。 3.如果想直接对齐到电机电角度0度相位点，也可以将U相接入低压直流源的正极，将V相和W相并联后接入直流源的负端，此时电机轴的定向角相对于UV相串联通电的方式会偏移30度，以文中给出的相应对齐方法对齐后，原则上将对齐于电机电角度的0度相位，而不再有-30度的偏移量。这样做看似有好处，但是考虑电机绕组的参数不一致性，V相和W相并联后，分别流经V相和W相绕组的电流很可能并不一致，从而会影响电机轴定向角度的准确性。而在UV相通电时，U相和V相绕组为单纯的串联关系，因此流经U相和V相绕组的电流必然是一致的，电机轴定向角度的准确性不会受到绕组定向电流的影响。 4.不排除伺服厂商有意将初始相位错位对齐的可能性，尤其是在可以提供绝对位置数据的反馈系统中，初始相位的错位对齐将很容易被数据的偏置量补偿回来，以此种方式也许可以起到某种保护自己产品线的作用。只是这样一来，用户就更加无从知道伺服电机反馈元件的初始相位到底该对齐到哪儿了。用户自然也不愿意遇到这样的供应商。