在伺服系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)高精度的控制，往往需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達(dá)到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中;相比較而言，旋轉(zhuǎn)變壓器（簡(jiǎn)稱旋變）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，抗干擾性強(qiáng)，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合中，所以獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
旋轉(zhuǎn)變壓器的鑒相方式
通常應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)變壓器為二極旋轉(zhuǎn)變壓器，其定子和轉(zhuǎn)子繞組中各有互相垂直的兩個(gè)繞組。另外，還有一種多極旋轉(zhuǎn)變壓器。也可以把一個(gè)極對(duì)數(shù)少的和一個(gè)極對(duì)數(shù)多的兩種旋轉(zhuǎn)變壓器做在一個(gè)磁路上，裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成“粗測(cè)”和“精測(cè)”電氣變速雙通道檢測(cè)裝置，用于高精度檢測(cè)系統(tǒng)和同步系統(tǒng)。
由于旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上保證了其定子和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)一周）之間空氣間隙內(nèi)磁通分布符合正弦規(guī)律，因此，當(dāng)激磁電壓加到定子繞組時(shí)，通過(guò)電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組便產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。圖2為兩極旋轉(zhuǎn)變壓器電氣工作原理圖。圖中Z為阻抗。
式中K——旋轉(zhuǎn)變壓器的變比；Vm-Vs的幅值；θ——轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子的磁軸垂直時(shí)，θ=0。如果轉(zhuǎn)子安裝在機(jī)床絲杠上，定子安裝在機(jī)床底座上，則θ角代表的是絲杠轉(zhuǎn)過(guò)的角度，它間接反映了機(jī)床工作臺(tái)的位移。由上式可知，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)VB為以角速度ω隨時(shí)間t變化的交變電壓信號(hào)。其幅值KVmsinθ隨轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)角位移θ以正弦函數(shù)變化。因此，只要測(cè)量出轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)的幅值，便可間接地得到轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置，即θ角的大小。
以上是兩極繞組式旋轉(zhuǎn)變壓器的基本工作原理，在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到使用的方便性和檢測(cè)精度等因素，常采用四極繞組式旋轉(zhuǎn)變壓器。這種結(jié)構(gòu)形式的旋轉(zhuǎn)變壓器可分為鑒相式和鑒幅式兩種工作方式。
1．鑒相式工作方式
鑒相式工作方式是一種根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)的相位來(lái)確定被測(cè)位移大小的檢測(cè)方式。如圖3所示，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組均由兩個(gè)匝數(shù)相等互相垂直的繞組組成。圖中S1S2為定子主繞組，K1K2為定子輔助繞組。當(dāng)S1S2和K1K2中分別通以交變激磁電壓時(shí)
由此可見(jiàn)，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)VB與定子繞組中的激磁電壓同頻率，但相位不同，其差值為θ。而θ角正是被測(cè)位移，故通過(guò)比較感應(yīng)電勢(shì)VB與定子激磁電壓信號(hào)VK的相位，便可求出θ。
在圖3中，轉(zhuǎn)子繞組A1A2接一高阻抗，它不作為旋轉(zhuǎn)變壓器的測(cè)量輸出，主要起平衡磁場(chǎng)的作用，目的是為了提高測(cè)量精度。
2．鑒幅式工作方式
鑒幅式工作方式是通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)幅值的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)位移檢測(cè)的。其工作原理如下：參看圖3，設(shè)定子主繞組S1S2和輔助繞組K1K2分別輸入交變激磁電壓
