1978年德國漢諾威貿(mào)易博覽會(huì)上，MAC永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的正式推出，標(biāo)志著新一代交流伺服技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用化階段。隨著驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過一段時(shí)間的積累，電機(jī)的位置和速度控制技術(shù)已達(dá)到很高精度，此前，通常使用的2500P/r光柵編碼器即可滿足需求，但隨著用戶對(duì)使用精度要求的不斷提高，對(duì)光柵編碼器的輸出脈沖數(shù)也越來越高的要求，雖然目前最高已達(dá)8192P/r，但由于受到硬件傳輸帶寬（1MHz）的限制，這種超高脈沖光柵編碼器仍無法滿足在較高精度要求的額定轉(zhuǎn)速較高的伺服電機(jī)上的應(yīng)用需求。

    為解決硬件傳輸帶寬問題，正弦波光柵編碼器應(yīng)運(yùn)而生，如圖1所示的這種光柵編碼器包含兩路相位差為90°的2048個(gè)A,B正弦波信號(hào)，一個(gè)零位信號(hào)，以及每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)脈沖的相位差為90°的C,D正余弦信號(hào)。

    正弦波光柵編碼器信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器接收后，在內(nèi)部進(jìn)行高倍細(xì)分以滿足高控制精度的需求。長春禹衡光學(xué)有限公司（以下簡稱禹衡光學(xué)）研發(fā)的ZND系列正弦波光柵編碼器由于采用了濾波狹縫設(shè)計(jì)和高精度光柵及高精度軸系，保證了如圖2所示的諧波分量小于1%的高質(zhì)量正弦信號(hào)。

    A，B信號(hào)細(xì)分位數(shù)可達(dá)10位以上，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器接收后細(xì)分可達(dá)2048x1024=2097152，相當(dāng)于21位光柵編碼器，大大提高了機(jī)床的加工精度，加工后零件形狀誤差和表面粗糙度大大降低。

    另一方面，系統(tǒng)可根據(jù)不同的應(yīng)用需求在高低速運(yùn)行時(shí)對(duì)正弦波分別設(shè)置不同的細(xì)分倍數(shù)?？梢栽诘退贂r(shí)設(shè)置較高的細(xì)分倍數(shù)，以保證在低速運(yùn)行狀態(tài)下的精確定位；在高速時(shí)將細(xì)分倍頻數(shù)適當(dāng)降低，提高了系統(tǒng)對(duì)電機(jī)控制的實(shí)時(shí)性和運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)降低了對(duì)系統(tǒng)的要求，這在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域非常重要。

    ZND系列正弦波光柵編碼器的C,D正余弦信號(hào)的插值位數(shù)可達(dá)到9位，相當(dāng)于9位絕對(duì)值光柵編碼器，系統(tǒng)細(xì)分?jǐn)?shù)達(dá)到512，可以對(duì)電機(jī)磁極進(jìn)行更精確定位，分辨角度達(dá)到360°/512=0.7°；而使用U，V，W方波信號(hào)進(jìn)行定位的光柵編碼器，當(dāng)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)為10對(duì)極時(shí)，其定位精度僅為6°，可見，正弦波光柵編碼器對(duì)磁極信號(hào)的定位精度遠(yuǎn)高于使用U，V，W方波信號(hào)的光柵編碼器。這就使在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器掉電重啟瞬間，電機(jī)的初始輸出力矩有較大提高，大大提高了電機(jī)性能。由于正弦波光柵編碼器附帶的C.D信號(hào)相當(dāng)于絕對(duì)值信號(hào)，可以對(duì)應(yīng)不同磁極對(duì)數(shù)的電機(jī)，達(dá)到電機(jī)與光柵編碼器自適應(yīng)的目的。

    所以，使用正弦波光柵編碼器，不再需要像使用帶有U，V，W信號(hào)的方波光柵編碼器那樣，必須與電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)相匹配，這就避免了方波光柵編碼器對(duì)電機(jī)廠商新產(chǎn)品電機(jī)開發(fā)時(shí)磁極變化的束縛，方便了電機(jī)廠商的新產(chǎn)品開發(fā)和光柵編碼器備貨。

    正弦波光柵編碼器還可應(yīng)用于電梯行業(yè)的交流永磁同步曳引機(jī)上。如今，人們對(duì)電梯啟動(dòng)和停止階段舒適性的要求越來越高，這就要求曳引機(jī)的加速度曲線更加平滑，進(jìn)而對(duì)光柵編碼器分辨力也提出了更高的要求。而正弦波光柵編碼器正適合這種要求，細(xì)分后相當(dāng)于21位光柵編碼器的分辨力是普通方波光柵編碼器所無法比擬的。

    同時(shí)，為適應(yīng)電機(jī)高轉(zhuǎn)速需求，禹衡光學(xué)通過高精度零部件的加工和優(yōu)化后的裝配方式，制造了高精度軸系，最大限度減小了高速旋轉(zhuǎn)過程中光柵編碼器自身的偏擺，保證了光柵編碼器在8000轉(zhuǎn)/分鐘以上高速情況下的使用壽命。

    另外禹衡光學(xué)將光柵編碼器主軸與電機(jī)的聯(lián)接部分制做成如圖3所示1:10外錐軸：

    一方面錐軸聯(lián)接是靠如圖4壓緊兩主軸錐面的真空吸力保證電機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)光柵編碼器主軸與電機(jī)軸固定的可靠性，同時(shí)最大限度的減小了光柵編碼器主軸與電機(jī)主軸間的安裝誤差，保證了聯(lián)接后光柵編碼器主軸與電機(jī)主軸同軸度最小，進(jìn)一步減小了運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)光柵編碼器本體的偏擺足夠小，以避免光柵編碼器與電機(jī)間的聯(lián)接板由于擺動(dòng)過大造成斷裂；

    另一方面由于采用外錐軸聯(lián)接，避免了以往光柵編碼器采用內(nèi)錐軸聯(lián)接時(shí)，由于光柵編碼器主軸安裝在電機(jī)主軸時(shí)對(duì)螺絲擰緊力矩控制不準(zhǔn)，造成安裝過緊時(shí)，對(duì)由于錐軸的外擴(kuò)作用，造成與軸承結(jié)合處主軸尺寸變大，光柵編碼器的預(yù)緊力變得過大，造成光柵編碼器軸系抱死。而當(dāng)擔(dān)心安裝螺絲擰緊力矩過大造成使用不良而導(dǎo)致安裝螺絲擰緊力矩過小時(shí)，容易造成光柵編碼器主軸安裝過松，使用過程中容易造成固定不牢打滑磨損現(xiàn)象。而采用外錐軸避免了內(nèi)錐軸變形對(duì)光柵編碼器軸系的破壞，即使安裝光柵編碼器主軸的螺絲擰緊力矩過大也不會(huì)造成使用不良，大大提高了光柵編碼器聯(lián)接的可靠性。

    除此之外，禹衡光學(xué)的ZND系列正弦波光柵編碼器采用了發(fā)光管反饋補(bǔ)償控制技術(shù)，避免了溫度變化及發(fā)光管老化對(duì)光電接收器接收電流的影響，保證信號(hào)的穩(wěn)定性，極大提高了光柵編碼器的可靠性。