正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器出處

《電子學(xué)名詞》第一版。 2100433B

1993年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

離散余弦變換(DCT for Discrete Cosine Transform)是與傅里葉變換相關(guān)的一種變換，它類似于離散傅里葉變換(DFT for Discrete Fourier Transform),但是只使用實數(shù)。離散余弦變換相當(dāng)于一個長度大概是它兩倍的離散傅里葉變換，這個離散傅里葉變換是對一個實偶函數(shù)進(jìn)行的（因為一個實偶函數(shù)的傅里葉變換仍然是一個實偶函數(shù)），在有些變形里面需要將輸入或者輸出的位置移動半個單位(DCT有8種標(biāo)準(zhǔn)類型，其中4種是常見的)。

最常用的一種離散余弦變換的類型是下面給出的第二種類型，通常我們所說的離散余弦變換指的就是這種。它的逆，也就是下面給出的第三種類型，通常相應(yīng)的被稱為"反離散余弦變換"，"逆離散余弦變換"或者"IDCT"。

有兩個相關(guān)的變換，一個是離散正弦變換(DST for Discrete Sine Transform),它相當(dāng)于一個長度大概是它兩倍的實奇函數(shù)的離散傅里葉變換；另一個是改進(jìn)的離散余弦變換(MDCT for Modified Discrete Cosine Transform),它相當(dāng)于對交疊的數(shù)據(jù)進(jìn)行離散余弦變換。

離散余弦變換，尤其是它的第二種類型，經(jīng)常被信號處理和圖像處理使用，用于對信號和圖像(包括靜止圖像和運(yùn)動圖像)進(jìn)行有損數(shù)據(jù)壓縮。這是由于離散余弦變換具有很強(qiáng)的"能量集中"特性:大多數(shù)的自然信號(包括聲音和圖像)的能量都集中在離散余弦變換后的低頻部分，而且當(dāng)信號具有接近馬爾科夫過程(Markov processes)的統(tǒng)計特性時，離散余弦變換的去相關(guān)性接近于K-L變換(Karhunen-Loève 變換--它具有最優(yōu)的去相關(guān)性)的性能。

例如，在靜止圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG中，在運(yùn)動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)MJPEG和MPEG的各個標(biāo)準(zhǔn)中都使用了離散余弦變換。在這些標(biāo)準(zhǔn)制中都使用了二維的第二種類型離散余弦變換，并將結(jié)果進(jìn)行量化之后進(jìn)行熵編碼。這時對應(yīng)第二種類型離散余弦變換中的n通常是8，并用該公式對每個8x8塊的每行進(jìn)行變換，然后每列進(jìn)行變換。得到的是一個8x8的變換系數(shù)矩陣。其中(0,0)位置的元素就是直流分量，矩陣中的其他元素根據(jù)其位置表示不同頻率的交流分量。

一個類似的變換, 改進(jìn)的離散余弦變換被用在高級音頻編碼(AAC for Advanced Audio Coding)，Vorbis 和 MP3 音頻壓縮當(dāng)中。

離散余弦變換也經(jīng)常被用來使用譜方法來解偏微分方程，這時候離散余弦變換的不同的變量對應(yīng)著數(shù)組兩端不同的奇/偶邊界條件。

按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關(guān)系，主要分三大類旋轉(zhuǎn)變壓器：

1.正--余弦旋轉(zhuǎn)變壓器----其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系成正弦或余弦函數(shù)關(guān)系。

2.線性旋轉(zhuǎn)變壓器----其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線性函數(shù)關(guān)系。 線性旋轉(zhuǎn)變壓器按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分成隱極式和凸極式兩種。

3.比例式旋轉(zhuǎn)變壓器----其輸出電壓與轉(zhuǎn)角成比例關(guān)系。

多極型旋轉(zhuǎn)變壓器與多極型自整角機(jī)相似，其主要差別僅在于繞組的相數(shù)。多極式產(chǎn)品精度比兩極式要高一個數(shù)量級以上。

雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器是將兩個極對數(shù)不等的旋轉(zhuǎn)變壓器合在一起。通常極對數(shù)少的稱為粗機(jī)，而極對數(shù)多的稱為精機(jī)。其結(jié)構(gòu)有共磁路和分磁路兩種形式。后者是將粗機(jī)、精機(jī)用機(jī)械組合成一體，各自繞組有單獨(dú)的鐵心，磁路分開。前者是粗機(jī)、精機(jī)繞組同時嵌入鐵心中，繞組彼此獨(dú)立，磁路共用。上述兩個旋轉(zhuǎn)變壓器組成為電氣變速的雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)。它不同于兩個相同且獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)變壓器和減速器組成機(jī)械變速的雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)。因同步隨動系統(tǒng)中采用機(jī)械變速的雙通道系統(tǒng)滿足不了要求，須采用電氣變速雙通道系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不僅把精度提高到秒極，而且結(jié)構(gòu)簡單、可靠。

磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器是一種多極旋轉(zhuǎn)變壓器的特殊形式。它利用磁阻原理實現(xiàn)電信號轉(zhuǎn)換。定子鐵心開有大、小齒，小齒均布在大齒的齒端部位，定子上大槽內(nèi)同時嵌入單相勵磁繞組和兩相輸出繞組。轉(zhuǎn)子鐵心是由均布的小齒的沖片疊成，其齒數(shù)即為極對數(shù)。勵磁繞組通電后，由于氣隙磁導(dǎo)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化，使得輸出繞組的輸出電壓變化周期即為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)，起到多極形式的作用。其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、精度高、且無接觸，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，其精度為秒級。

由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

普通的正余弦編碼器具備一對正交的sin，cos 1Vp-p信號，相當(dāng)于方波信號的增量式編碼器的AB正交信號，每圈會重復(fù)許許多多個信號周期，比如2048等；以及一個窄幅的對稱三角波Index信號，相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號，一圈一般出現(xiàn)一個；這種正余弦編碼器實質(zhì)上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的sin、cos信號外，還具備一對一圈只出現(xiàn)一個信號周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號，如果以C信號為sin，則D信號為cos，通過sin、cos信號的高倍率細(xì)分技術(shù)，不僅可以使正余弦編碼器獲得比原始信號周期更為細(xì)密的名義檢測分辨率，比如2048線的正余弦編碼器經(jīng)2048細(xì)分后，就可以達(dá)到每轉(zhuǎn)400多萬線的名義檢測分辨率，當(dāng)前很多歐美伺服廠家都提供這類高分辨率的伺服系統(tǒng)，而國內(nèi)廠家尚不多見；此外帶C、D信號的正余弦編碼器的C、D信號經(jīng)過細(xì)分后，還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對位置信息，比如每轉(zhuǎn)2048個絕對位置，因此帶C、D信號的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對編碼器。 9 g0 n9

正余弦伺服電機(jī)編碼器的優(yōu)點(diǎn)是不用采用高頻率的通訊即可讓伺服驅(qū)動器獲得高精度的細(xì)分，這樣降低了硬件要求，同時由于有單圈角度信號，可以讓伺服電機(jī)啟動平穩(wěn)，啟動力矩大。