前言

基本信息

名称	描述说明
教材名称	步进电机应用技术
作者	坂本正文
译者	王自强

前言说明

根据我读的《步进电机应用技术》这本书，进行的学习过程中的知识记录和心得体会的记录。

6.4 暂态(阻尼）特性的测量

  步进电机的转子作1步距角步进，则其转子会产生振荡而后慢慢衰减至停止，取纵轴表示角度，横轴作为吋间，转子慢慢衰减至停止，称为暂态（阻尼）特性。此种测量方法采用图6.17的试验结构。

  驱动电路确定激磁方式，步进电机1步进驱动。此时，步进电机安装了电位计，其输出波形用记忆示波器画出，此方法能测量暂态特性。用此方法可以测tt激磁相通电状态、角度振荡变化、转子定位的超调量和转子定位位置及位置的稳定时间等，由于其结构简单，所以被大量使用。用此方法测定两相HB型1. 8°步进电机的2相激磁与1-2相激磁的暂态特性，如图6. 18所示。与1-2相激磁相比，2相激磁稳定性好，1相激磁的情形超调量大，阻尼与2相激磁情况比较，有很大的不同。

  1-2相驱动状态下，为了能最佳状态达到稳定位置，激磁方式以2相为宜。
  测量暂态特性，纵轴的角度精度要更精确的获取，电位计用编码器来代替，其稳定波形可以用打印机输出^图6 . 1 9 为此测量方法的稳定波形，有两次衰减振荡即到达停止角度的士 5%内，即到1.8° 士 5%读取稳定时间(setting time)。

  跟电位计法比较，编码器法因编码器惯量大的关系，需要注意稳定时间的绝对值不同。
  一般阻尼特性如第5章的式（5.17)所示， J D JD JD与电机产生转矩 K θ Kθ Kθ时，（ D / J K D/\sqrt{JK} D/JK ​)大而得到改善，衰减振动的角速度近似（ K / J \sqrt{K}/\sqrt{J} K ​/J ​ )。

6.5 噪音和振动的测量

1 . 噪音的测定

  有关噪音测S的规格如下所示，步进电机的测试情况，按这些规格来实施：
  JIS C 1502-1977 普通噪音计
  JIS Z 8731-1966 噪音标准测量法
  测量时选用JIS C 1502(普通噪音计）中所适用的噪音计，频率校正为A特性。测量场所其背景噪音以及周围的反射音应尽可能小，而且其变化影响小的场所。电机利用线悬挂或在弹性体上实施测童。

2 . 振动的测量

  振动的测量不同于噪音测量所示的规格，振动测量方法及振动计有很多种。振动传感器包括位移计、速度针、加速度计等，其中与速度成比例的电动型以及与加速度成比例的压电型振动传感器较常使用振动测量时，必须注意传感器的指向性与被测物的振动方向。安装振动传感器时，必须注意使振动不影响到自身。图6. 20表示步进电机的振动测量功能框图和测量举例。
  图6. 20的测量举例，纵轴取振动加速度，横轴取作驱动频率，连续自动扫频测量。相对应的，图6. 2 1 为 2 相 HB型步进电机的三维振动图形。
  亦即，步进电机的驱动脉冲波连续自动扫频，每次记录频率分析的结果用三维表示。 Y(倾斜）轴表示步进电机脉冲频率， X(横）轴表示振动频率， Z(纵）轴表示振动加速度。由此可以看出，何处的驱动脉冲，频率多少时，会产生的振动大小，一目了然，易于分析振动结果。
  根据图6. 21，从振动大的地方看到，驱动脉冲的基波频率造成振动成分最大，且出现的振动点为其偶次谐波，180 pps附近的振动为振动加速度与转子及其负载系统的白然频率的共振。
  HB型步进电机转子及定子有多齿数的关系，激磁磁通含有很多的空间高次谐波， N时激磁电流也含有高次谐波，激磁磁通与电流之积所产生的电磁转矩也会包含转矩波动，引起径向振动。故图6.21所示步进电机的振动主要是前者，而噪音或定子的径向振动的原因主要是后者。

3 . 速度变化的测量

  步进电机的使用大致分为位置控制和速度控制，而速度控制的速度范围可由低速到高速变速控制或恒速度使用，但均存在速度变化问题。图6. 22表示速度变化率的定义。
  现在，步进电机的平均速度以 ω m ω_m ωm​表示，其速度变化由零至最大值，如以 △ △ △ ω m ω_m ωm​转动，速度变化率 V F VF VF用下式来定义

  这是速度变化率的测量，按实际的负载惯量用等效惯量或摩擦转矩等测量，以接近实际使用值。特别是惯量大时，速度变化率（也称为速度失效或抖动、摆动等）也大。因此必须注意步进电机的速度运行范围，速度愈快，速度变化率愈小。
  此种测量方法大致分为使用编码器的方法和激光测量方法。使用编码器时，应注意编码器与步进电机的联轴器的轴中心要同心，还要考虑编码器惯量的影响。速度变化率的计算，首先要对编码器单位时间的脉冲数逐一计数，然后再计算速度变化率。而使用激光测量方法，要在步进电机上安装圆盘，该圆盘反射激光束，将光反射回去，速度变化用多普勒效应计算，此设备在市面有售。此处如非特别要求使用编码器测量，最好使用激光测量仪。