CORDIC算法在光栅莫尔条纹细分中的应用

目前光栅莫尔条纹细分技术在数控机床、超精加工、精密仪器等领域得到了广泛的应用.考虑到光栅细分系统的精度、速度和抗干扰能力等多方面指标,提出了一种新的莫尔条纹细分技术,并通过CORDIC算法对不足一个周期的正弦信号进行细分,直接提取相位信息.光栅细分系统将CORDIC算法应用于FPGA中,能够对莫尔信号进行很好的细分处理,满足高精度的要求,实验结果验证了其正确性及可行性.     

一种基于FPGA的光栅信号细分方法

在高精度测量中,为了提高光栅细分精度,采用了一种基于FPGA的光栅信号细分及辨向方法。首先用Matlab分析读数头输出的两路原始信号和经过滤波且滤除直流分量的信号特点,并根据处理后的波形构造细分算法,既验证细分算法实现1024细分的可行性,也验证硬件电路实现细分算法的可行性。然后在Matlab对光栅信号的算法分析基础上,设计了一种基于幅值采样细分方法的电路,实现对光栅信号进行细分和辨向。细分硬件电路主要包括8细分电路和精细分电路,8细分电路主要对每个信号的一个周期进行8细分,精细分电路主要是对每1/8周期的信号进行细分。测试结果表明,该细分电路实现了光栅的1024细分,达到了高倍细分目的。     

基于DSP的光栅分度盘及其光栅信号精细分

对提高光栅的细分准确度进行了研究,提出了一种正切与余切相结合的方法.针对实际光栅信号的不稳定性,利用光栅发讯头输出正切、余切信号峰峰值与直流电平的漂移,自动修正反正切与反余切的查找表格.该方法应用于精密倾光学分读盘测量系统,使细分误差仅与光栅信号第一个采样值和最后一个采样值的精度有关,与测量过程中的光栅信号采样值的误差无关,同时采用DSP处理采样数据,速度更快,并成功应用于光栅分读盘系统,精度为2″.     

基于组合预测算法的光栅信号新细分方法研究

针对现有光栅信号细分技术对光栅输出原始信号波形质量要求较高的问题,本文利用运动过程中时间与空间的映射关系,建立一种利用时间基准测量空间的新方法.通过光栅栅距触发采样时间建立样本序列,在通过分析不同运动状态特性的基础上,研究采用组合预测算法,提出一种光栅信号自适应细分新方法,实验结果表明此算法能实现圆光栅栅距内100倍细分,细分误差为±0.56″,满足实验所需的实时性和细分精度的要求,实现光栅信号细分.此细分方法充分利用光栅本身的制造精度,与光栅输出信号正弦性无关,在精密测量领域具有重要应用价值.     

基于预测理论的光栅信号精密细分方法研究

针对光栅传感器在高档数控机床及精密加工领域应用中的高精度细分和快速跟踪的问题,提出一种基于预测理论的光栅位移信号精密细分的新方法。运用时间信息分析和预测空间位置的时空转换思想,根据光栅刻线在空间的均匀性与时间序列的对应关系构建预测细分模型,完成了光栅信号在时间和空间上的预测细分。动态实验表明,采用该模型进行预测细分,最大细分倍数为400倍,预测误差为±3.5″,实现了对光栅信号的高精度细分。     

基于梯形函数逼近的光栅数字细分算法

基于光栅信号和梯形函数各自的特点,提出了一种新的光栅信号数字细分算法.该算法采用A/D转换器分别对两路光栅信号进行两次采样,并根据采样值所在的区间,选择合适的梯形函数公式得到两个采样点之间的拟合曲线,从而计算出这两个采样点间的相位差,最终达到对光栅信号细分的目的.实际应用表明,该算法计算过程简单,并达到了较好的细分效果.     

提高光栅数字地震检波器精度的方法研究

在地震勘探系统中,随着数据记录系统动态范围的突破,地震检波器的动态范围已不能满足系统的要求,提高检波器的精度和动态范围变成地震勘探技术研究的关键.光栅数字地震检波器的研制成功,提高了检波器的精度和动态范围.通过对光栅传感器机理的深入分析,采用5细分专用芯片为核心的细分电路,成功实现了光栅脉冲信号的20倍细分技术.在采用100线计量光栅的情况下,使检波器分辨率达到0.000 5 mm,动态范围达到75dB.并采用PIC单片机系统完成了振动信号的再现.该方法将有助于光栅数字地震检波器的性能完善,为实现高精度地震勘探技术奠定基础.     

传动链动态测试系统

传动链动态测试系统采用“传动测试及精密定位技术”，对传动链传动误差进行动态检测。以位移检测为基本检测对象，应用嵌入式微机技术和高速A／D变换技术，采用测量细分方法对正弦波光栅传感器的信号进行了200倍以上细分和辩向，并实时地跟踪光栅莫尔信号幅值的变化，最大限度地消除了莫尔信号幅值变化所产生的细分误差。     

减小光栅测量系统随机误差的研究

在光栅测量系统中,为了提高光栅传感器的测量精度需要对传感器输出的莫尔条纹信号进行细分,但高斯白噪声和脉冲型噪声的存在会影响细分精度。减小噪声干扰的方法一般采用中值和平均滤波,而该方法只适用在静态测量中,对于时变的莫尔条纹信号实现困难。由多项式预测滤波器根据多个已测量的值,预测出当前的测量信号,预测的信号和实际测量信号经过中值滤波后输出,减小光栅测量系统的噪声。最后,通过应用实验验证了该方法的有效性。     

用DSP实现光栅高准确度细分技术

对提高光栅的细分准确度进行了研究,提出了一种查表和插值相结合的方法,并用该方法设计了一个光栅测量系统,系统采用硬件对光栅莫尔条纹进行二细分和判向、用高速并行A/D转换器进行数据采样、用数字信号处理器完成插值算法,具有高速、高准确度的特点。     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

PLD在光栅转矩测量系统中的应用

介绍了一种应用可编程逻辑器件实现信号处理的新型转矩测量系统，即光栅转矩测量系统，阐述了可编程逻辑器件PLD的基本原理与特点，论述了光栅转矩测量系统转矩测量的基本原理与系统构成，研究了可编程逻辑器应用设计中的相关技术问题及系统的实现，设计实践结果表明：相对对于分立器件的实现，采用可编程逻辑器件可使系统电路设计简化，性能提高，保密性增强，是一种理想的电子电路设计，开发方法。     

强度解调的光纤光栅高频传感系统研究

摘要：在对光纤光栅强度解调方法研究的基础上,利用FastFET放大器AD8065设计了高频光电转换电路,并基于边缘滤波强度解调原理构建了光纤光栅高频振动解调系统。该系统具有成本低、解调速度快等特点。在实验中,使用电子电路仿真软件Multisim的仿真实验与构建的光纤光栅高频振动解调系统进行对比。仿真实验和实际实验结果均表明,光纤光栅高频振动解调系统的振动测量具有良好的幅频响应,频率响应范围可达5Hz~1000Hz,为光纤光栅高频动态测量提供了一种新的可靠手段。     

基于FPGA的光纤光栅传感解调系统设计

设计一款FPGA的光纤光栅传感解调设备,实现光纤光栅传感的低成本高速解调。该光纤光栅传感解调设备由数据采集和A/D模块、FIR数字滤波模块、数据缓存模块和显示模块4大核心模块组成。系统由FPGA主控模块为各个子模块提供全局系统同步时钟。与现有的基于FPGA的光纤光栅传感解调仪相比,设计所需元件均嵌在同一块FPGA开发板上,不仅降低了解调仪的成本而且提高了系统的集成度。实验验证,系统的数字信号处理模块设计合理正确。最后,提出了设计的一种应用,具有一定的实用意义。      

光栅印制机总体设计与关键技术研究

光栅是一种高精度的定位检测技术,根据大幅面喷墨绘图机喷墨定位检测技术的需要,本文提出了透射式光栅印制机的总体设计思想,包括透射式光栅印制机机械设计、电气设计、控制程序设计,并对关键技术进行了分析,给出了可行性解决方案。     

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

基于光纤Bragg光栅传感器阵列的智能周界安防系统

为了克服现有技术存在分辨率低、监测距离有限、价格昂贵等特点,提出了一种基于光纤布拉格光栅传感器(FBGS)阵列技术的周界入侵行为感知增敏方法及系统.采用全同光栅阵列技术提高系统复用能力,使得相同长度防区内传感器数量成倍增加,从而大大提高了系统感知外界入侵行为的灵敏度;采用特殊的传感器封装工艺和敷设方法进一步提高了系统感知外界微小振动灵敏度;结合时域、频域分析方法智能识别外界入侵行为,降低系统误报率.相比传统光纤光栅周界防入侵技术,系统具有米(m)级空间分辨率、误报率极低、监测距离更长、性价比高等特点.     

基于双闭环结构的时栅转台自动标定系统设计

时栅转台精度的标定是时栅产业化过程中非常重要的一道工序,是时栅转台精度和可靠性体现。针对传统的标定系统采用激光干涉仪、光电自准直仪和金属多面体,人工操作效率低,可靠性差,提出用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,开发了一种时栅转台自动标定系统。该系统以高精度的海德汉圆光栅RCN8510作为基准量仪,双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现了实时在线误差修正与补偿。实验结果表明：采用双闭环控制系统时栅转台标定系统具有较高的稳定性,提高了时栅转台标定效率,时栅转台的精度达到2.4″。     

基于单片机与锁相环技术的位移测量系统

针对目前位移测量系统精度普遍不高且灵活性差的特点,通过对光栅莫尔条纹的测量原理以及锁相倍频技术理论的分析,利用单片机的高速智能数据处理平台,构建了高精度的位移测量系统,实现了锁相倍频技术对光栅栅距的高倍细分;重点介绍了系统的整体设计结构与预置细分提高系统工作灵活性的实现原理，通过对微机的编程,可灵活地设置细分数。     

一种基于USB接口的高速雷达数据采集系统的设计与实现

针对传统雷达光栅数据采集系统的效率低、安全性差等问题,本文设计一种基于USB接口的高速雷达数据采集系统,并详细介绍软硬件设计的具体流程和方法。实测结果表明：新系统的性能稳定可靠,峰值采集速率可达360Mbps,较好地解决了雷达光栅数据高速采集的难题。