锁相倍频式光栅检测系统及其应用

介绍了锁相倍频式光栅检测系统的工作原理及硬件组成。该系统采用锁相倍频式细分方法,具有较高的测量精度。最后给出了该技术在光栅数显表上的应用实例。     

锁相倍频细分中光栅位移跟踪速度与分辨率的关系

针对光栅传感器信号细分时普遍存在的分辨率提高、位移跟踪速度下降这一现象,基于锁相倍频细分方法研究了光栅位移跟踪速度与分辨率之间的关系.以50线/mm的普通光栅尺为例,利用FPGA芯片的底层嵌入模块74297实现了对光栅信号的锁相倍频细分.研究了锁相倍频细分电路的截止频率,推导出光栅跟踪速度与分辨率的数学关系.利用QuartusⅡ软件搭建了锁相倍频细分电路,利用Simulink工具箱对该电路进行了建模和仿真,验证了所得结果的正确性,为设计高分辨率、高位移跟踪速度的数字集成化光栅数显装置奠定了基础.     

一种锁相倍频式光栅检测装置

本文介绍了一种以 ８９Ｃ５１单片机为核心器件的多功能光栅检测装置,该检测装置采用锁相倍频式莫尔条纹细分方法完成２００细分,提高了系统的分辨率。     

基于CPLD的编码器倍频鉴相计数电路设计

本文基于CPLD,设计了一种针对增量式光电编码器的倍频鉴相计数电路。在介绍了倍频、鉴相、计数原理的基础上。使用VHDL语言实现了对编码器脉冲的采集。     

莫尔条纹锁相细分误差补偿

<正> 一、绪言对于莫尔条纹的电子学细分、锁相技术的应用大约开始于六十年代初期。英国Goulder Mikron公司的齿轮单面啮合检查仪、齿距仪。苏联的БB—5058、БB—5059和БB—3244齿轮测量仪器等产品上均有锁相倍频技术的应用。我国成都工具研究所研制的单测头式齿轮整体误差测量仪及天津大学与天津第一机床厂研制的GYQ—80型光栅式齿轮误差检查仪,对光栅莫尔条纹的细分,也采用了锁相倍频技术。锁相倍频细分方法具有细分数高、对光栅     

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.     

基于CPLD的四倍频鉴相计数电路在运动控制器中的应用

介绍了运动控制器中伺服交流电动机四倍频、鉴相、计数的原理以及使用EPM3256A进行四倍频、鉴相、计数的方法，并在MAX＋plush环境下进行了VHDL编程和仿真。     

ISP技术在磨床测控系统中的应用

介绍了由光栅传感器构成的磨床测控系统的发展过程,给出了系统设计的总体思路,论述了在系统可编程技术在系统中的应用。采用数字化锁相式光栅莫尔条纹信号细分理论及可编程逻辑器件集成化技术,利用在系统可编程逻辑器件ispLSI1032设计出数字化锁相倍频电路,实现了数字化控制,提高了信号的跟踪能力,系统的测控精度、集成度及可靠性大幅度提高。     

Mahr891E齿轮测量机电子手轮倍频鉴相电路研制

介绍了M ahr891E齿轮测量机改造中电子手轮倍频鉴相电路的研制。利用纯逻辑电路实现了电子手轮脉冲的4倍频鉴相,借助EDA工具Q uartus II 4.0对上述电路进行了设计和仿真,并在CPLD器件中实现了该电路。分析了电子手轮操作过程中造成鉴相电路输出信号不稳定的原因,给出了解决该问题的方法。讨论了电子手轮脉冲在进行4倍频之后还需进行高倍频的必要性。介绍了锁相环及其倍频技术,运用集成CM O S锁相环CD 4046结合CPLD器件设计了100倍频电路。以上电路均已应用于M ahr891E齿轮测量机新测控系统中,使用效果良好。     

基于CPLD的光电编码器测量系统

为了提高光电编码器的反馈精度和消除正交波形中的抖动，提出了一种基于复杂可编程逻辑器件且具有倍频鉴相和滤波功能的光电编码器测量系统。介绍了光电编码器测量原理，将系统划分为滤波鉴相、倍频、计数3个模块，并对这3个模块进行了电路设计和仿真。仿真结果表明，该设计方法能够满足高精度伺服电机正交编码的信号处理要求。     

Offset phase locking of noisy diode lasers aided by frequency division

For heterodyne phase locking, frequency division of the beat note between two oscillators can improve the reliability of the phase lock and the quality of the phase synchronization. Frequency division can also reduce the size, weight, power, and cost of the instrument by excluding the microwave synthesizer from the control loop when the heterodyne offset frequency is large (5 to 10 GHz). We have experimentally tested the use of a frequency divider in an optical phase-lock loop and compared the achieved level of residual phase fluctuations between two diode lasers with that achieved without the use of a frequency divider. The two methods achieve comparable phase stability provided that sufficient loop gain is maintained after frequency division to preserve the required bandwidth. We have also numerically analyzed the noise properties and internal dynamics of phase-locked loops subjected to a high level of phase fluctuations, and our modeling confirms the expected benefits of having an in-loop frequency divider.     

Study on multi-frequency weak signal detection method based on stochastic resonance tuning by multi-scale noise

In practical engineering applications, useful information is often submerged in strong noise and the feature information is difficult to be extracted. Aimed at the detection problem of multi-frequency signal under colored noise background, a novel weak signal detection method based on stochastic resonance (SR) tuning by multi-scale noise is proposed. Firstly, noisy signal is processed by orthogonal wavelet transform to decompose the signal into multi-scale ingredients. According to the orthogonal wavelet transform coefficients characteristics of 1/f distribution, multi-scale noise is constructed so as to make the frequency-band containing the driving frequency be enhanced through SR system. Thus multi-frequency weak signal is detected. The method is effective to detect multi-frequency weak signal under colored noise background. Experiment signal analysis results show that the proposed method is simple for multi-frequency weak signal detection, and has good prospects for engineering applications.     

宽带声源方位估计的多频稀疏贝叶斯学习改进算法

在对空气中未知的宽带声源的波达方向进行估计时,麦克风阵列的阵元间距很容易大于声信号半波长而出现栅瓣,严重影响估计效果。尽管多频带数据的使用在一定程度上可以抑制栅瓣产生,但目前的方法抑制效果比较一般而且计算效率不高。在稀疏贝叶斯学习基础上,提出了一种针对宽带声源方位估计的改进方法。这种方法将超先验引入到传统的多频稀疏贝叶斯估计模型中,然后同时利用声源信号在多个频带上具有的相同空间角度稀疏性并结合期望最大化算法重新推导了多频稀疏贝叶斯模型中各相关参数的迭代形式。与此同时,考虑到实际场景中的声源方位通常不位于稀疏网格上,离网格修复模型也被加入设计框架中,以解决该问题。为验证算法性能,开展了仿真实验和场地实验。结果表明,相比最近提出的基于l₁最小化的多频压缩感知方法和宽带的多频稀疏贝叶斯学习方法,提出方法能更好的利用宽带声源的多频特性以降低栅瓣的干扰,同时具有更高的估计精度和计算速度。在现场实验中,改进方法表现了优于其他先进方法的栅瓣抑制能力,声源方位估计误差可达0.09°,所需迭代收敛步数相比MF-SBL减少约50%。     

超高导热陶瓷复频超声加工的基础试验研究

超高导热陶瓷基板作为新一代大规模集成电路的理想封装材料,其硬脆特性为加工带来了极大的困难。在工程陶瓷传统超声加工理论的基础上,针对因超声波发生器功率有限造成的传统单频超声加工振幅难以提高的问题,通过添加自由质量块引入低频大振幅振动的方法,实现了复频超声加工;针对因自由质量块的非正常碰撞造成复频超声加工单元频率不稳定的问题,对自由质量块进行优化设计,有效提高了装置的稳定性;针对因低频大振幅振动引入造成工件出入口处崩边现象加剧的问题,设计了自由质量块捕捉装置,搭建了“刚柔并济”的复频超声加工试验系统;针对影响其加工效率的工艺参数进行了试验研究,试验结果表明:与传统超声加工方法相比,在合理选择自由质量块和轴向静压力的条件下,该方法在保证加工精度的同时,可大幅提高加工效率。     

静电悬浮转子微陀螺微位移信号检测系统的设计

为实现对悬浮转子微陀螺转子五自由度的测量，提出了一种频分复用的微位移检测原理，主要介绍了多频率信号发生器，前置放大器，锁相放大器组成的测试系统，设计了一种基于DDS技术的多频率信号发生器和基于锁相放大原理的解调电路。实验和分析结果表明，该电路能实现多自由度微位移检测，设计的多频率信号发生器的频率分辨率能达到0．005821Hz，相位分辨率可以达到0．006rad，检测轴向灵敏度为1．34V／μm，检测径向灵敏度为0．092V／μm，测量电路的轴向位移分辨率为0．45nm，径向位移分辨率为6．6nm，转角的分辨率为0．25μrad，位移检测电路的分辨率，灵敏度和测量范围能够满足静电悬浮转子微陀螺的控制需要。     

混合单频激励下连续扫描激光多普勒振动测试

提出了一种混合单频激励下激光连续扫描振动测试方法,提高了连续扫描激光多普勒振动测试效率。首先,基于单频激励下连续扫描激光多普勒振动测试的原理,研究了混合单频激励下连续扫描激光多普勒振动测试技术,提出了适合混合单频激励的结构工作变形提取方法;其次,通过仿真测试,从理论上验证了方法的有效性;最后,以悬臂梁结构为例,进行了连续扫描和离散点扫描测试的试验验证。结果表明,混合单频激励下的连续扫描激光振动测试及分析方法可准确获得结构工作变形,具有效率高、空间分辨率高等优点,对进一步的工程应用具有实用价值。     

基于FPGA的转子振动信号整周期等相位采样控制方法

为了提高频谱分析的精度,要求对振动信号进行整周期等相位采样.因此,提出了一种基于FPGA的整周期等相位的采样控制方法.该方法将键相倍频信号作为A/D转换的触发信号,键相倍频电路利用FPGA芯片内部逻辑器件实现,电路中加入了周期线性插值预估模块,以提高键相倍频的精度.研究结果表明:该方法设计的键相倍频电路能实现预定功能,...     

基于锁相环和单片机的柔性倍频器设计

介绍锁相倍频原理,并提出一种新的设计方法,能够柔性地实现多种倍频数,并运用于动平衡机检测电路中。实践表明,该方法稳定可靠,精度较高。     

用于傅里叶变换轮廓术的多频光栅设计方法的研究

针对傅里叶变换轮廓术(Fourier transform profilometry,FTP)的实际应用,在介绍FTP的基本原理基础之上,提出了几种多频光栅的设计和实现方法,通过多频光栅的设计,旨在提高FTP的测量精度和速度。     

Orthogonal finite element and multi-resolution theory

Finite element can approach any function to any accuracy. Spaces of finite element function of rough division are included in the space of element function of fine division, therefore one can obtain a multi-resolution theory by construction of relationship among spaces of different division finite element function. The multi-resolution theory bases on the usually finite element theory will result in great calculation. Representation theory of group is used to build the orthogonal bases of finite element spaces and by this method a multi-resolution theory based on finite element method is developed. The theory can be applied to signal processing.