动态振动位移的高速精密测量方法研究

为了克服常规位移测量计数器测量的动态范围窄的缺点，介绍了一种能够精密测量振动位移的方法。该方法采用莫尔条纹技术测量位移，通过高速数据采集和高速信号处理，能够测量机械结构的大幅度、宽动态范围的振动位移。由于振动位移的方向随时改变，测量时对鉴向的要求比较高。本文提出了一种莫尔条纹计数细分方法，可以完成高速鉴向及可逆计数。该方法具有量程大、分辨率高、响应速度快、抗干扰的特点。     

高速莫尔条纹信号单片机细分的一种方法

提出了一种莫尔条纹信号单片机细分系统。该系统采用闪电式模数转换器(简写ADC),可对高速莫尔条纹信号进行瞬间采样和转换,确定出其相对应的空间角位置。最后给出了模拟实验测试结果并对细分误差进行了分析     

非均匀采样莫尔条纹信号的分析与处理

为了动态、实时地测量光电编码器在变速转动情况下的细分误差,提出了一种莫尔条纹信号的非均匀采样分析与处理方法。利用傅里叶级数原理构造了实际情况下的莫尔条纹信号方程,根据编码器在不同转速下的实时采样,揭示了莫尔条纹信号的非均匀采样特征。鉴于信号采样的非均匀性,采用曲线拟合的最小二乘法重构莫尔条纹信号,利用离散傅里叶变换算法分析重构信号并求出波形参数。通过信号参数与细分误差的关系式,测量了编码器动态细分误差。采用该方法对21位绝对式光电编码器莫尔条纹信号进行了分析和处理,两次测试得到其动态细分极值误差为+3.21″、-4.69″和+3.45″、-4.81″。实验结果表明,该方法可以有效地分析和处理编码器在非匀速转动下产生的变频莫尔条纹信号,精确地测量编码器的动态细分误差,为工作现场编码器误差的实时检测与修正奠定了基础。     

基于FPGA实现光栅莫尔条纹高倍细分

对光栅莫尔条纹高倍细分技术进行研究。基于FPGA技术,采用基于FPGA的反正切函数优化算法,实现了正切函数法高速、高精度、高倍细分,通过仿真及实验表明,该系统细分倍数高、测量响应速度快,能满足高速、高精度的位移测量系统要求。     

基于DSP的光栅莫尔条纹信号辨向与细分电路研究

简要地介绍了光栅莫尔条纹信号的产生和测量原理，分析了基于DSP TMS320C240的莫尔条纹信号辨向及细分电路的组成及工作原理，通过硬件电路实现对光栅莫尔条纹信号的8细分，较大地提高了工作台位置检测系统的分辨率。     

空间精密位移信号软细分方法研究

为了解决高精度数控装备对位移传感器高分辨力反馈的需求,本文提出通过对空域信号特征的分析,从时空变换理论模型的角度去研究位移测量问题;利用光栅周期性栅线作为等空间位置触发位置采样建立空间序列模型;通过对光栅莫尔条纹信号自适应预测细分模型阶数与系数估计算法完成光栅莫尔条纹信号细分。实验结果证明此方法可以实现光栅莫尔条纹400倍细分,细分精度优于信号周期的±1%。此细分方法利用光栅刻划精度,信号细分精度与光栅信号波形质量无关,在不增加硬件的条件下实现光栅莫尔条纹精密细分,具有重要实际应用价值。     

角度基准中莫尔条纹细分的研究

在圆光栅用于角度基准研究中采用莫尔条纹的电载波调制电细分,把一对正交的莫尔条纹信号分成20000等分,并可实现仪器的动态和静态测量,还能动态检测光学度盘和圆光栅     

基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法

提出了一种基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法。在分析光栅尺测量原理的基础上,探讨双光栅尺信号的切换合成;通过对莫尔条纹电子细分计数脉冲切换误差的分析,研究减小切换合成误差的方法;采用可编程逻辑器件FPGA设计信号处理电路,并通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性。实验结果表明:此方法在光栅尺移动速度＞1 m/s时,具有10 nm分辨率,可满足新一代运动定位系统对高速高精度位移测量的要求。     

微型计算机在莫尔条纹信号细分中的应用

本文根据微型计算机的特点,提出了用“计算法”对莫尔条纹信号进行细分的原理,导出了计算细分值的表达式,在此基础上介绍了以TP801单板机为核心,完成64细分的实时数据采集与处理系统的组成、工作原理以及TP801单板机的工作程序,并对实验结果进行了分析和讨论。实验结果表明:用微型计算机完成莫尔条纹信号细分是可行的.     

基于DSP的光栅传感器信号同步采集与细分处理

高频率小位移振动信号的高精度测量可以使用光栅传感器来实现,但传感器输出莫尔条纹信号的频率也较高,这对信号采集和处理提出更高的要求。介绍了利用DSP和MAX115构成的系统对光栅传感器的两路输出信号进行高速同步采集,以及对光栅信号实现200倍频的软件细分方法。     

光栅位移传感器在高压开关机构位移测量中的应用

针对高压开关机构位移测量,采用计量光栅位移情感嚣,根据莫尔条纹原理测量机械位移,进而通过高速ADC进行数据采集,利用DSP采进行信号处理;同时提出了一种新的位移测量方法,可以完成高速鉴向和计数测量.与老式的测量方法相比,大大提高了精度.     

用移相比相法动态测量莫尔条纹细分误差

采用移相比相法测量高精度测角仪的莫尔条纹细分器的细分误差获得很好效果,文中叙述了测量原理、测量精度和实测比对结果。     

莫尔条纹光电信号正交性偏差的实时补偿

为了提高光电轴角编码器的精度,提出了一种实时补偿莫尔条纹光电信号正交性偏差的方法。利用希尔伯特变换原理,构造了同频光电信号正交性偏差的动态测量算法。根据莫尔条纹光电信号的数学模型,揭示了由正交性偏差引起的细分误差的空间分布特征并建立角度补偿模型。鉴于编码器的实际工作特点,采用同步处理方式,在补偿光电信号的同时动态更新了角度代码补偿查找表;通过细分查找表的切换,实现信号正交性偏差的实时补偿。采用该方法对存在约18°正交性偏差的23位光电编码器进行了补偿处理,结果显示:补偿后的编码器的细分误差峰值由4.79"降低到1.26"。该方法可实际应用于编码器系统,能够提高编码器的细分精度、环境适应性和可靠性。     

光栅莫尔条纹细分技术的研究

光栅是一种精密测量装置 ,测量原理是以光栅移动形成的莫尔条纹为基础。介绍输出正弦信号和方波信号的光栅在位移测量中脉冲细分的常用方法 ,分析其中两种方法的电路与波形并对其进行实验 ,验证细分原理的正确性     

基于软件理论的光栅信号可逆计数技术研究

在分析计量光栅工作原理的基础上,对光栅莫尔条纹信号的可逆计数技术进行了系统分析和研究。特别对软件辨向进行了研究,提出了基于Cohen-Sutherland编码理论的区域编码软件辨向算法,并设计了光栅信号数据处理的软件流程。在万能式齿轮测量机上实际使用结果表明,该软件计数技术能大幅度提高计数准确度,转换速度快,较基于硬件的辨向速度提高1~2倍。该算法设计灵活,可适用于长光栅和圆光栅的测量系统中。     

基于迟滞比较器的条纹计数细分电路研究

为了提高基于条纹计数的位移测量在存在强振动的情况的测量精度与可靠性,提出了一种基于迟滞比较器的条纹辨向、计数与细分电路。该电路用迟滞比较器将正弦信号变换为方波信号,并为上升与下降跳变设置不同的门限电压,屏蔽信号在零点附近抖动引起的高频方波的出现。波形变换之后得到的方波由微分器与逻辑电路进行辨向产生双向计数脉冲。由于高频方波在微分之前被屏蔽,则误计数脉冲也被屏蔽。实验证明,这种电路具有很强的抗干扰能力,适用于存在振动及频繁换向情况下位移测量的条纹计数与细分。     

一种莫尔条纹电细分400等分的电子学系统

为适应角度和长度高精度检测技术发展需要,研制了此种莫尔条纹细分的电子学系统。此系统采用了载波调制电细分和数字化电路,可将0-250赫莫条纹细分尔成400等分,最大误差为莫尔条纹周期的正负二百分之一,有数字量输出。本文主要叙述此系统的设计基本原理,主要参数选定和整个电路结构安排;介绍有关电路,精度检测方法和此系统的实际应用。     

采用Matlab图形系统分析乘法倍频后莫尔条纹信号的波形

采用Ｍａｔｌａｂ图形系统对计量光栅输出的莫尔条纹原始信号进行了计算机仿真,并利用Ｍａｔｌａｂ函数计算、绘制出经乘法倍频后的莫尔条纹信号的波形。通过对仿真结果的探讨与分析,为提高倍频后莫尔条纹信号的质量提供了依据。     

莫尔条纹信号的数字锁相倍频系统

为实现对莫尔条纹信号的高倍动态细分,提出了莫尔条纹信号数字锁相倍频的细分方法,并设计了基于CPLD芯片的数字锁相倍频系统.该系统将莫尔条纹原始信号处理成方波信号,采用全数字倍频系统对其进行锁相倍频.首先利用鉴频/鉴相器对编码器信号进行鉴别,得到倍频控制字和相位差;然后将倍频控制字送入数控振荡器,实现对原始信号的高倍倍频,同时保证了新生倍频信号与原始信号的相位同步;最后将数控振荡器输出的倍频信号经过N分频,反馈回鉴频/鉴相器,并利用相位差进行相位调整.经过实验证明,系统成功实现了对编码器信号的32768倍的细分.倍频电路全部在CPLD芯片中编程实现,其动态特性好,提高了对编码器信号的跟随速度,避免了机械上对精码码道的刻画、电子学上对精粗码校正及A/D转换中量化等的误差;并且克服了传统模拟倍频方法的响应时间较长、易受温度和电网电压波动影响、存在直流零点漂移及部件饱和等缺欠.     

光通信粗瞄系统莫尔条纹信号正弦性补偿方法

为了保证光通信终端的精确对准,抑制编码器莫尔条纹正弦性偏差引入的细分误差,设计了基于经验模态分解(empir-ical mode decomposition,EMD)的正弦性修正方法。首先,介绍了卫星光通信终端跟瞄系统的组成与工作原理。接着,分析了莫尔条纹正弦偏差给系统带来的细分误差并给出满足工程需求的正弦性阈值。然后,在阐述EMD分解原理的基础上,给出了基于EMD的正弦性修正方法,该方法利用编码器自身粗码信息计算转速,从而确定精码莫尔条纹信号的基波频率值,并采用EMD分解在原始信号中提取与该值相匹配的基波分量。最后,对该方法进行了原理和转速自适应性仿真,并应用到去掉光学滤波镜片后的粗瞄回路编码器中。仿真及实验结果表明:在光通信终端的各工作转速下,修正后的莫尔条纹正弦性均小于0.85%,满足细分要求;修正后的精码译码结果精确,编码器测角精度维持在1″以内,满足终端对准精度的要求。