增量式编码器自动检测系统

为减少增量式编码器检测的复杂度,提高检测精度和检测效率,实现增量式编码器的自动检测,设计了便携式增量式编码器自动检测系统。首先,利用直流电机带动被检编码器搭建了增量式编码器自动检测硬件系统,并利用驱动电路控制电机匀速转动。然后,利用Cortex．M3内核的STM32F107芯片设计了编码器误差采集电路,完成对编码器全周输出数据正交性、均匀性和幅值的采集;最后,通过计算与比较,将编码器旋转全周内输出信号误差的最大值和幅值显示在液晶显示屏上。自动检测系统调速范围在30—110r／min,且具有轻巧易于携带、测量简便、检测速度快、检测结果准确及显示直观等优点,非常适合在现场对编码器进行调试。经过实验,系统能够准确的检测出精度为40”的增量式编码器输出信号的误差。     

基于LabVIEW的光栅编码器动态特性检测系统

为简化光栅编码器输出信号动态特性的检测过程,提高检测效率与检测精度,研究了一种基于LabVIEW的光栅编码器动态特性检测系统的设计方法。通过ZM-BL4810K直流无刷调速器,实现电机带动编码器稳速运行;通过NI数据采集卡与Lab VIEW编程软件,实现编码器输出信号的采集和信号处理。结果表明,该系统能够满足300～1 000 r/min转速范围内对精度不超过18″光栅编码器动态特性的检测。     

高速高冲击性小型增量式光电编码器的研制

光电编码器作为一种角位移测量传感器广泛应用于多个领域中,根据光栅盘的编码方式主要分为绝对式和增量式2种.绝对式光电编码器多用于角度测量,增量式光电编码器多用作速度测量,由于器件的限制,高速、高冲击是增量式光电编码器的1个瓶颈.结合材料的高低温性能和强度特性,采用CPLD硬件细分,设计了1种增量式光电编码器,该种光电编码器具有高速（转速为3 000 r/min）、高冲击性（峰值500 g）、超小型（外径为Φ27 mm,高度为15mm）和较好的高低温（-40～＋70℃）性能等优点.     

反射式计量圆光栅自动检测系统的设计

精度和均匀性是评价计量光栅的重要参数,针对反射式计量圆光栅均匀性和精度的检测,设计了一套自动检测系统,系统在原定角检验仪的基础上,增加了反射式读数系统,通过信号采集卡并配合小型编码器将传感器的信号和位置信息传给计算机,然后通过LabVIEW平台对数据进行算法处理,实现自动检测和过程控制,最终计算出圆光栅误差并将结果归档和打印输出。并对32768线的反射式计量圆光栅进行精度和均匀性实际测量,检测其精度为±0.75″均匀性为4.2%。系统测量速度快,精度高,稳定性好。简化了传统检测设备和调试步骤,实现对计量圆光栅精度和均匀性检测的自动化。     

乒乓操作方法在增量式时栅信号处理电路设计中应用

在分析增量式时栅位移传感器原理及其信号生成方法的基础上,介绍了一种在数字信号处理电路中的数据流乒乓操作方法,并提出了一种基于该方法的增量式时栅信号处理电路方案。信号处理电路采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)芯片设计。预处理电路将测头信号进行模数转换后,经过防丢步增步电路和防重复计数电路模块处理,保证了测量信号的可靠性;再经过乒乓操作电路模块,采用2路增量信号处理模块进行运算,保证了测量信号的流水线操作;最后通过接口电路输出测量结果。对信号处理电路进行了仿真实验,结果证明,该方法可满足增量式时栅传感器测量信号流的实时处理,实现增量式时栅原理对位移的测量。     

基于单片机与LabVIEW的光栅编码器检测系统

通过STC90C516RD+单片机采集开关磁阻电动机光栅编码器的转子相对定子的3个位置信号及其转速信号,用串口将数据传送到上位机。通过LabVIEW将采集到的信号进行合理的数据运算和处理,并且将数据文本输出,显示位置和速度信号的波形,来判断光栅编码器的性能是否符合标准。结果表明,该系统具有检测精度高、稳定性高、成本低廉和实现容易等优点。     

用于高压电器温度监测的FBG传感系统

根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber B ragg grating,FBG)传感系统。该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。系统能实现对多点进行温度实时测量。对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3℃以内。     

基于光栅传感器的位移测量仪的研制

本文介绍一种基于光栅传感器的位移测量仪。它通过硬件电路对2个光栅传感器输出的信号分别进行20细分,然后对细分后的信号分别进行辨向和计数,再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理,得到X-Y工作台在坐标X和坐标Y方向的位移值,最后根据误差修正算法对位移测量值进行修正,得到该仪器的测量分辨率为1μm且测量精度达±2μm(1σ)。此外,所研制的测量仪具有可靠、易于扩展和调试方便的特点。     

一种用软件实现数字滤波的方法

简要介绍了一种用８０９６的程序设计的方法来解决增量式光电编码器检测位置伺服系统的位置反馈信号在系统振荡时所带来的反馈位置信号的计数错误问题,提出了用软件代替由电路组成的数字滤波器、实现数字滤波器的基本原理。     

一种增量式光电编码器Z信号处理方法研究

双通道磁通切换永磁(Dual-channel Flux-switching Permanent Mangnet,DC-FSPM)电机是一种新型的高可靠性定子永磁型电机。基于新型数字信号处理器TMS320F2812搭建了全数字DC-FSPM电机驱动系统,采用增量式光电编码器作为位置检测装置。为解决Z信号易发生信号丢失,进而导致位置信号累积误差的问题,设计了Z信号处理电路。实验结果表明,所设计的位置信号处理方法有效,为DC-FSPM电机进一步的研究奠定了基础。     

一种改善beamforming"延迟求和"算法精度的方法

分析了传统"延迟求和"波束形成(beamforming)相控空间扫描原理,并进行了仿真实验研究,仿真表明由于旁瓣、栅瓣等问题的存在使信号源方位识别不准确.针对此问题本文提出了一种基于beamforming方向图矩阵进行声源定向的方法,理论分析和实验表明该方法能够有效地提高分辨率,提高定位的准确性,并基于该原理提出了用于工程的算式.     

基于互补函数算式的光栅快速细分方法

在介绍标准细分信号结构的基础上,阐述了互补函数算式的构建、细分算法和光栅快速细分的有限数据采样点的选取.提出的互补函数算式,给出了通用的细分格式和计算方法,避免了光栅信号采样值的象限判断以及分象限细分计算问题,且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确度有关,与中间测量过程中的光栅信号采样值的误差无关.     

基于 F-P 标准具非线性波长校准的 FBG 传感系统解调方法

针对光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)解调系统在变温环境下由于波长漂移引起的解调精度不足问题,提出了一种基于法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)标准具非线性波长漂移校准的FBG传感系统解调方法。研究建立了引入F-P标准具的FBG解调系统,设计了基于F-P标准具非线性误差补偿的波长校准流程,搭建了FBG解调系统在航空航天实际应用环境中的模拟实验系统,并在恒温及变温环境下进行了实验测试。实验结果表明,本文所提出方法在恒温及变温环境下的传感系统解调稳定性在±0.6 pm及±1.1 pm以内,且在变温环境下传感系统解调的波长漂移量从20.3 pm减小到0.7 pm。验证了解调方法的精度和稳定性,为航空航天等领域的结构健康监测提供了参考。     

弱反射光栅滑坡监测系统的研究与应用

目前,光纤传感技术在桥梁、隧道、大坝等监测领域推广应用并取得了较好的效果,而基于弱反射光栅的FBG传感技术应用还处于起步阶段。针对BORDR和FBG技术应用于地质灾害监测中的限制,本文在介绍弱光纤光栅传感阵列监测技术原理的基础上,利用弱反射光栅传感阵列具有大容量、高精度的特点,设计了一款外定点式弱反射光栅传感光缆,并结合弱反射光栅传感阵列监测技术、物联网技术构建了基于弱反射光栅传感阵列的滑坡实时监测系统,开展了弱反射光栅传感光缆的室内实验并将弱反射光栅实时监测系统应用于滑坡监测实验中。监测系统测得158#-161#区域的连续4个弱反射光栅变形累加达到61.91mm,表明系统能准确定位滑坡发生位移变化的位置及监测滑坡位移的大小,实现了对滑坡地质灾害体的高密度的自动化准分布式监测。     

基于光栅衍射的横向剪切干涉仪精密相移系统设计

基于光栅衍射的横向剪切干涉仪具有很高的检测精度,为满足相移的需要,光栅移相装置需要拥有较大的行程,是干涉仪的关键器件之一。根据干涉仪需求设计了基于柔性铰链及桥式放大机构并利用压电陶瓷驱动的光栅移相装置,利用有限元分析方法对其受力和形变特性进行了分析。利用PI公司的电容传感器及数字压电控制器搭建了测试平台对其进行了测试,获得了开环条件下迟滞特性曲线,在输出电压为100 V时,光栅移相装置的行程可达225μm。实验结果表明,光栅移相装置的行程与理论设计指标接近,满足设计要求。     

用于隔离开关位置“双确认”技术的姿态传感器系统检测平台

为支持国家电网有限公司变电站隔离开关分合闸位置"双确认"姿态传感器系统的性能检测,基于单轴转台和电机控制技术建立了检测平台。平台通过电流环、速度环、位置环和反馈光栅,实现了在不同加速度和运动速度下的精确运动。进而研究了姿态传感器系统的检测方法和检测指标。结果表明,研究的检测平台能满足姿态传感器系统的测量精度和重复性试验检测,通过单轴转台实现了三轴转台的检测效果,在保证检测精度的基础上降低了检测成本。     

一种高精度光纤光栅传感器解调系统

如何实时检测传感光栅Bragg波长的微小偏移,是光纤光栅传感器实用化面临的关键技术.本文选择线性滤波法解调光纤光栅传感器.为使设计的解调系统具有结构紧凑、便于携带、使用方便、适用于野外作业的特点,并达到系统对测量精度和动态范围的要求,本文采用锁相放大电路和24位高精度A/D转换模块采集有用信号,降低了噪声,提高了信噪比,并且节省了系统的空间.同时,本文采用USB接口模块使数据存储和数据传输方便快捷,满足解调系统用于现场测量的要求.文中给出了系统的硬件设计和软件实现.最后通过实验和数据处理证明了该系统的精度.     

基于FPGA的光栅尺速度插补计算方法

讨论了几种基于FPGA的光栅尺速度计算方法以及各种方法的优缺点,并且根据运动控制系统的需求提出了一种新的基于插补算法的速度计算方法。实验证明,这种方法具有更好的实时性,并且克服了运动对象在极低速情况下的精确速度计算问题,适用于任何运用光栅尺测量并计算运动对象速度的场合。     

应用光纤Bragg光栅的新型直流电流测量方法

光学电流互感器因具有许多传统电磁感应式电流互感器无法比拟的优点,具有广阔的应用前景,但目前国内应用于直流测量的研究报道较少。为此基于光纤Bragg光栅的应变敏感性和磁性材料的磁致伸缩效应,提出了一种新型直流电流测量方法。在详细分析超磁致伸缩材料(GMM)调制光纤光栅时存在的磁滞非线性以及测量精度的温漂问题后,通过施加合适的偏置磁场、预压应力,改善了磁滞非线性特性,利用光纤Bragg光栅的可串联特性设计温度补偿系统,解决了温漂问题,实现了光纤Bragg光栅(FBG)波长漂移量与轴向应变量的线性调谐关系,并以此设计了实验样机。实验表明,该装置具有结构简单、线性度好、灵敏度高等特点。该方法为高压直流输电电流检测提供了一种新的有效手段。     

基于布拉格光纤光栅测量湿蒸汽湿度的基础理论与前期试验研究

提出一种基于布拉格光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)传感技术测量湿蒸汽湿度的新方法。在理论推导FBG测量湿度模型的研究基础上,利用FBG涂敷湿膨胀材料的技术,把测量湿度的问题转换为FBG测量微应变的技术问题。建立悬臂梁振动频率测量装置,采用FBG精确地测出了前4阶振动频率,与加速度传感器(AT)和振动及动态信号采集分析系统(CRAS)等不同方法进行了对比试验,测量结果吻合。对FBG的粘贴位置、激励位置等也进行了试验研究。试验结果证明FBG对悬臂梁微应变(振动)测量有很高的精度和动态特性,且试验的可重复性很好,为下一步测量湿度的试验研究奠定基础。