当电感传感器在中间位置时,电桥输出理论上应为零,但实际上总有零位不平衡电压输出(零位电压),造成零位误差,。零位电压过大会使放大器提前饱和。如果传感器输出作为伺服系统的控制信号,零位电压也会使伺服电机发热,甚至产生零位误动作。电压组成非常复杂。它包含基波和高次谐波。
基波分量的主要原因是电感式传感器两个线圈的电气参数与几何尺寸不对称,以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致。因为基波的同相分量可以通过调整街铁的位置(偏离机械零位)来消除,所以通常注重基波的正交分量。
高次谐波分量的主要原因是磁性材料磁化曲线的非线性。同时,由于磁滞损耗和两个线圈磁路的不对称,两个线圈中的一些高次谐波成分不同,不能对消,产生零位电压的高次谐波。此外,激励信号中包含的高次谐波和外部电磁场的干扰也会产生高次谐波。
合理选择磁性材料和激励电流,使电感式传感器在磁化曲线的线性区域工作。减少激励电流的谐波成分,利用外壳进行电磁屏蔽,也能有效地实现低次谐波。
一种常用的方法是使用补偿电路,其原理是:
(1)串联电阻消除基波零位电压;
(2)并联电阻消除高次谐波零位电压;
(3)加并联电容消除基波正交分量或高次谐波分量。
(a)显示了上述原理的典型接法。图中R用于减小基波的正交分量,使线圈的有效电阻值趋于相等,大小约为0.1~0.50,可用康铜丝缠绕。Rb用于减少二、三次谐波,其作用是分流某一线圈(连接A、B或B、C),以改变磁化曲线的工作点,阻值一般为几百~几十kQ。电容C用于补偿变压器二次线圈的不对称,其值通常为100~500PF。有时为了方便制造和调整,可以在C和D之间加一个电位器R,利用R和Ra之间的差值来补偿基波的正交量。图(b)显示了传感器的实际补偿电路。
另一种有效的方法是使用外部测量电路来降低零电压。如上述相敏检波电路,能有效消除基波正交分量和偶次谐波分量,降低奇次谐波分量,将电感式传感器零位电压降至极小。
此外,磁路调节机构(如可调端盖)可以用来保证磁路的对称性,从而降低零电压。