光栅振动检测系统中信号处理关键技术的研究

针对高频光栅振动信号的处理要求,设计了基于DSP的振动信号处理系统.采用状态机的方法克服了信号采集不同步的影响,并结合DSP软件细分算法实现了光栅振动信号的高倍细分.测试数据表明:该系统分辨率高、动态范围宽、实时性强,可集成光栅振动传感器应用于微位移、微振动的测量领域中.     

单片机160细分的原理和实现

在以光栅干涉仪为位置测量仪器的系统中,可以采用单片机细分的方法进一步提高系统精度.论述了单片机细分原理,介绍了实现160细分的硬件结构和具体实现过程.详细分析了影响精度的几个主要原因.实验表明,该方法结构简单、可靠性高,对于相似的系统也可以采用此方法提高精度.     

单片机160细分的原理和实现

在以光栅干涉仪为位置测量仪器的系统中,可以采用单片机细分的方法进一步提高系统精度.论述了单片机细分原理,介绍了实现160细分的硬件结构和具体实现过程.详细分析了影响精度的几个主要原因.实验表明,该方法结构简单、可靠性高,对于相似的系统也可以采用此方法提高精度.     

基于闭环控制的自动转位系统设计

针对某型设备自动转位系统控制及测角精度需要,采用步进电机驱动、机械机构及光栅测角细分的方法,设计了一种基于步进电机闭环控制的自动转位系统。该系统通过步进电机驱动细分和转台机械细分达到了0.5″的转位分辨率,利用光栅测角的正切法细分达到了1″的测角。实验表明：该系统控制精度达到6″,满足了系统设计精度为5″左右的要求。     

导爆管装药高度自动测量技术研究

介绍了导爆管装药高度自动测量装置,该装置主要由测量系统和机械系统两部分组成.测量系统采用几何光栅线位移传感器,通过对光栅常数进行细分提高测量装置的分辨率.机械系统的机构运动学设计应用阿贝原则,据此设计了定位机构和瞄准机构,提高了测量装置的精度和可靠性,从而实现了对导爆管装药高度的自动测量.     

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.     

精密位移动态测量信号特征辨识及细分新方法研究

针对数字化精密机械测量仪器和装备需要解决位移传感器信号的高倍数、高精度细分问题,通过对光栅位移测量模型的研究提出采用测量基准转换的思维方式构建空间序列理论。通过对各运动状态条件下精密位移动态测量信号的多尺度分解实现特征辨识,从而构建用于动态位移信号细分的自适应预测模型及相关细分误差实时修正技术。实验研究表明此方法可以实现圆光栅栅距内400倍细分,角位移细分误差-0.19″~0.27″。     

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。     

CMOS光栅图像纳米细分技术研究

光栅技术已在长度测量、角度测量、位置测量、自动检测、自动控制等诸多领域广泛应用。采用长光栅作为检测元件,但对光栅的细分不用常用的电子学细分,而是采用CMOS显微成像系统读取长光栅,并随之对光栅图形进行细分。系统由光源、光阑和聚光镜、标尺光栅、显微物镜及CMOS电子目镜组成,光栅图像进入PC机,采用软件进行细分。试验获得的光栅图形清晰,从而为利用数字图像处理技术进行细分提供可靠依据,实验研究的细分分辨力为80nm。     

基于时空转换原理的光栅莫尔信号数字细分

光栅测量的分辨率受限于光栅盘的刻划间距,需通过电子细分等方法提高其测量精度。文中借助时空转换原理,通过载波调制将表征光栅位移的莫尔信号相位加载到时间信号中。证明了通过对时间信号的周期测量实现光栅莫尔信号的40倍细分的方法可行性,并基于现场可编程门阵列(FPGA)平台设计了光栅莫尔信号的40倍细分集成化的功能电路;分别使用仿真与实际电路测试验证了细分方法的有效性。基于时空转换的数字细分系统具有可靠性高、易于集成以及低成本可定制化等优点。