基于径向基神经网络的光栅细分方法

为了研究细分精度高、位移跟踪速度快的光栅位移测量系统,提出一种基于径向基神经网络的光栅细分方法.利用三层RBF神经网络,在一个莫尔条纹信号周期内取多个样本点,并把多个样本点所对应的正切值作为网络的输入,将该样本点在一个栅距内的微位移量作为目标输出,建立合理的神经网络模型,与DSP相结合实现莫尔条纹细分.通过对样本点的分段学习,证明了仅用少量的神经元即可实现高精度细分.该神经网络结构简单,非线性逼近能力强,通过对非样本点数据的实验验证,证明了该系统的可行性,具有一定的实用价值.     

基于二次莫尔条纹纳米光栅传感器细分电路设计

基于由两组一次莫尔条纹形成的二次莫尔条纹信号,通过对二次莫尔条纹信号电子细分得到纳米级测量精度的计量光栅传感器,从而提高光栅纳米测量的分辨率和精度。     

莫尔条纹噪声控制及细分精度分析

由于莫尔条纹信号质量直接影响其细分精度,故将神经网络自适应算法用于莫尔条纹噪声控制.用算法的神经网络层实现信号的非线性映射,将滤波步长与信号频率构成函数关系以实现其动态调整,使算法具有自适应性,满足信号的滤波带宽要求.对该算法滤波后的圆光栅莫尔条纹信号进行512倍正切法细分,分辨力达到0.618″,最大累积误差1.236″,信号质量明显改善,细分精度显著提高.实验表明,这种算法滤波效果优于常规算法,作用频带宽,对莫尔条纹线性和非线性噪声具有明显的抑制作用,可为细分提供良好的数据准备.     

锁相式莫尔条纹信号细分方法

简要论述了研究光栅莫尔条纹信号细分方法的意义,介绍了传统的细分方法,对常用的直接细分法、移相电阻链法、幅值分割法、鉴相细分法等的基本原理及主要优缺点进行了分析对比,阐述了传统的锁相细分原理不能直接用于光栅莫尔条纹信号细分技术中的原因,提出新的锁相式莫尔条纹信号细分方法,给出具体的推导过程,论述了该方法的特点,在不需要独立辨向电路的前提下,实现了细分与辨向的统一,为光栅数显装置实现高精度、高分辨率和数字集成化奠定了基础.     

光栅尺的I-Q平衡式光电编码与解码方法

光栅作为位移、速度和加速度测量的重要器件,在高精度、高速自动化数控反馈闭环系统有广泛应用.为增强其高速测量的可靠性,提出了一种直线光栅尺的I-Q平衡式光电编码与解码方法.主光栅和指示光栅平行放置,光栅常数差别形成莫尔条纹.光电探测单元的每个光电二极管为独立检测通道,按照固定空间频率莫尔条纹相对相位位置分布,并经过独立的...     

莫尔条纹信号采集的自适应采样系统

提出了莫尔条纹采样频率自适应调整系统,根据莫尔条纹信号周期的变化,对采样频率进行实时调整.首先将莫尔条纹信号进行二值化,将正弦信号转变为方波信号,输入DSP的捕获引脚,测量莫尔条纹信号的频率,然后根据信号的频率实时调整采样频率.系统实现了莫尔条纹信号周期改变的情况下保证每周期的采样点数固定在85点左右.     

提高光栅盘测角系统细分精度的方法研究

在基于莫尔条纹原理的光栅盘测角系统中,传统的正切细分方法需要两路正交的信号。经计算推导发现,在利用传统的正切细分方法时两路信号偏离正交态越远,细分误差越大。为了提高系统的细分精度,本文提出了一种能有效适应正交误差的算法。为了验证算法的有效性,设计了一种光栅盘测角的实验系统。经该系统实验验证,该算法在两路信号偏离正交态时仍能保持较高的细分精度。     

光栅信号相位补偿

光栅测量技术作为高分辨率测量的一种手段,随着超精密加工技术的发展受到人们越来越多的关注。本文提出了一种新的处理方法用于检测和补偿相位,提高光栅传感器的分辨率,减少了细分误差。该方法主要使用向量模式下的CORDIC算法对两路信号的相位进行检测,并获得其它们之间的相位偏差。再用它的旋转模式,补偿相位偏差信号。整个过程只用到基本的加法和移位操作,易于硬件实现。     

光通信终端中编码器信号正弦性的EMD修正

为了抑制编码器莫尔条纹正弦性偏差引入的细分误差,保证光通信终端的捕获、对准、跟踪（APT）精度,设计了基于经验模态分解（EMD）的正弦性修正方法。首先,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,在阐述了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模态分量。最后,对该方法进行了原理和转速自适应性仿真,并应用在去掉光学滤波光阑后的粗瞄回路编码器中。仿真及实验结果表明：各种转速下,修正后的莫尔条纹正弦性均〈0.85%,满足细分要求;修正后精码译码结果光滑,编码器测角精度维持在1＂以内,满足终端对准精度要求。     

传动链动态参数测试系统的设计与实现

介绍采用直接位移测量算法实现的传动参数测试系统组成、软硬件设计、涉及的问题和解决的方法.这种采用光栅莫尔信号微控制器细分等多项技术,由光栅传感器、光栅适配卡、PC机和测量软件构成的系统适用于各种机械运动参数的精密检测.     

非同步采样的同步化谐波分析算法

为了消除采样过程中同步误差产生的频谱泄漏,提出一种基于搜索的同步化算法.该算法采用逆向搜索在非同步采样数据中截取整周期的采样序列,通过离散傅里叶变换(DFT)得到频谱,搜索频谱幅值得到基波谱线位置,计算基波及各次谐波的幅值和相位.误差分析和仿真结果表明,采样点数越多,算法精度越高,较高的采样频率有利于提高算法的分析精度.同步化谐波分析算法分为单周期和多周期两种方法,单周期法适合于非稳态周期信号的谐波测量,多周期法提供了一种精确分析稳态周期信号谐波的有效方法.     

X射线大视场相衬成像位移误差的数值分析

随着X射线光栅相衬成像视场的扩大,相位步进法中的位移误差会对相衬图像造成很大影响.提出一种X射线大视场光栅相衬成像位移误差的数值分析方法,通过数值计算获得不同位移误差下两个聚苯乙烯小球的相衬成像结果.理论模型的数值计算结果表明,位移误差会导致小球相衬图像产生明暗条纹的背景干扰,位移误差越大,其相衬图像受背景条纹的干扰越严重.当位移误差达到光栅周期的1/10时,小球相衬信息几乎被背景条纹所淹没,致使其边缘信息无法识别.要获得背景均匀的大视场相衬图像,则位移误差最好控制在光栅周期的1/100以下.分析结果可为X射线大视场相衬成像系统的设计提供参考依据.     

数字莫尔条纹非球面检测技术的理论研究

介绍了非球面检测的数字莫尔条纹法,根据两光栅叠加理论给出了数字莫尔条纹的数学模型,并通过三步数字相移技术得到反映被测量非球面面形特征的相位分布,最后利用三步相移算法得到非球面的面形特征,从而达到检测非球面的目的.     

传动链动态参数测试系统的设计与实现

介绍采用直接位移测量算法实现的传动参数测试系统组成,软硬件设计,涉及的问题和解决的方法。这种采用光栅莫尔信号微控制器细分等多项技术,由光栅传感器,光栅适配卡,ＰＣ机和测量软件构成的系统适用于各种机械运动参数的精密检测。     

莫尔条纹信号的快速细分方法

本文介绍了两种莫尔条纹信号的细分方法。这些方法完成细分值计算的速度快并且占用内存少。     

莫尔条纹四倍频交变参考电压电阻链幅值细分技术

本文在对莫尔条纹中的电阻链幅值细分技术研究分析的基础上,提出了四倍频交变参考电压电阻链幅值细分方案。并对影响细分精度的各主要环节进行了测定和分析,实现了细分份数 T=200。为估量、分析莫尔条纹信号质量对细分精度的影响,进行了数学推导,得出了一个计算误差量的通用公式。     

小型光电编码器细分芯片的设计

为了实现在不增编码器体积和码盘刻线数的前提下提高中低精度小型光电编码器分辨力,设计了一种适用于小型光电编码器的细分芯片。首先,分析目前电子学细分方法的优缺点,折中分辨率、精度、电路复杂性和可集成性等因素,在相位调制理论基础上提出了把对空间相位位移的测量转化为对瞬时周期时间差值的测量的细分算法,并结合算法原理进行芯片架构总体设计。其次,利用Cadence软件设计了信号细分处理芯片的各个模块电路。然后,对芯片总体电路进行仿真得到调制信号瞬时周期值。最后,将细分后的测量角位移结果与理论基准值对比,并计算最终细分精度。实验结果表明:当光电编码器信号输入在1~100kHz频率范围内,该细分芯片可以实现对光电信号的0~100倍细分。在输入100kHz时细分精度达到0.4571′。与同类处理电路相比具有集成度高、细分辨向功能统一、可移植性好等特点,有一定的工程应用价值。     

空时编码结合连续相位调制系统中的定时估计

针对瑞利衰落信道中突发模式的空时网格编码的多电平连续相位调制（STTC-MCPM）系统,提出了一种基于数据辅助的符号定时估计算法.在每根发射天线传输突发包前同时插入一段相同的、已知的训练序列,每根接收天线根据各自接收信号计算出相应的训练信号,将得到的信号进行相隔一个码元的差分、求相位后,对其进行离散傅里叶变换（DFT）.符号定时偏差可以从DFT的一次谐波分量的相位中估算得到.Matlab仿真结果表明,在准静态的平坦瑞利衰落信道中,定时估计误差的方差和非理想同步情况下误帧率（FER）性能的下降都非常小,该算法能快速准确地估计出初始定时偏差.     

跟踪时变周期信号的PMLSM重复控制

永磁直线同步电动机（PMLSM）其端部效应造成的与位移相关的周期性推力波动和摩擦力会降低系统的伺服性能.为了抑制周期性扰动的影响,设计了伪微分前馈反馈（PDFF）速度控制器和改进型位移重复控制器,并针对时变周期输入信号的跟踪问题,利用Lebesgue平方可积空间转换原理,将t-域时变周期的位移信号转换为θ-域固定周期的位移信号,以实现对时变周期输入信号的精确跟踪.理论推导与仿真结果表明,该方案可有效地抑制PMLSM伺服系统周期性扰动的影响,对时变周期输入信号具有良好的跟踪特性.     

准绝对式距离码编码器的研究

为了减小光学轴角编码器的体积,提高测量的精度,研制新型距离码编码方法.码盘刻划两圈码道,外圈为28800对线的增量式主光栅,内圈刻有200个区域标记点,通过判断两个相邻标记点之间的主光栅对数来确定码盘所处的绝对位置.通过对主光栅的计数和对莫尔条纹信号的细分,码盘的测角分辨力可达到0.005″,精度为0.26″.