ADC参数对光栅莫尔信号细分影响研究

莫尔信号细分是光栅传感器应用的必要环节,幅值分割法是实现莫尔信号细分的重要手段.为减小信号质量对细分结果造成的影响,误差补偿成为细分实现过程中必不可少的单元.本文针对数字式幅值细分方法开展研究,针对ADC参数对光栅莫尔信号误差补偿和细分效果的影响进行分析,建立ADC参数与莫尔信号直流补偿、幅值补偿和细分倍数之间的量化模型,设计并开展了直流和幅值补偿效果实验.研究结果表明:不同位宽的ADC对莫尔信号误差补偿和细分效果的影响不同,在本文模型的基础上,ADC位宽应提高1 bit～2 bit.研究成果对于莫尔信号数字式幅值分割细分系统的工程实现具有一定的指导意义和参考价值.     

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.     

基于FPGA的精密离心机光栅信号细分系统

介绍一种基于FPGA的精密离心机光栅信号细分系统。说明了光栅信号的产生过程和基本处理方法,提出了一种综合EDA技术与光栅莫尔条纹电子学细分技术的设计方案。通过VerilogHDL实现该系统的主要设计,并利用ISE软件进行了仿真试验。试验表明,该系统具有捕捉速度快、跟踪精度高、相位误差小、成本低廉等特点。     

基于MSP430单片机计算法实现光栅细分

为实现光栅电子细分的目的,采用了单片机计算法。该方法是MSP430F149单片机实时对光栅的正弦和余弦两路莫尔条纹信号进行采集和计算,根据计算结果确定出信号的相位即细分点,进而得知光栅的位移量。本文应用单片机计算法完成光栅的64细分,并成功应用于自动化控制及检测科研项目中,达到了令人满意的效果,单片机计算法细分具有推广应用价值。     

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。     

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。     

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″.     

动态信号分析系统自动化校准方法研究

实现动态信号分析系统的自动化校准,需要分析处理的数据量极大,消耗计算机系统资源大且处理时间长。采用Lab View设计了一套自动化校准软件,可以有效缩短数据处理长度,提高处理速度。该软件分为数据采集模块和数据分析模块,被检动态信号分析系统连续采集标准信号源所发的信号,将采集数据保存为文本文件或电子表格文件,通过LAN将其载入数据分析模块。数据分析模块查找各校准点的初始有效索引,提取有效的校准数据段,然后采用逐段分析方法处理数据。将实验测试结果与采用常规方法的测试结果对比,该方法可以正确计算其频谱幅值线性误差、频谱幅值示值误差和幅频特性等参数,且需要的时间缩短为常规方法的40%,实现了动态信号分析系统的自动化校准。     

直线式时栅传感器的动态测量与数据处理

针对直线式时栅传感器的动态测量,提出了直线式时栅传感器的主要动态误差源.采用直线光栅尺,光栅测量值作为直线式时栅传感器空间位置测量的标准量,直线式时栅传感器的预测测量值与之进行比较,从而得到动态预测测量的误差值.对测量的误差值进行数据的预处理:数据的截断和采样、异常数据剔除,预处理后对误差值进行频谱分析,提取出幅值和相...     

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.     

减小莫尔条纹细分误差的新方法

在一般应用单片机的莫尔条纹细分电路中增添一个模拟乘法器和少量的外围元件，能明显降低因两路信号幅值不等引起的测量误差，同时使分辨力提高一倍。     

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.     

光电编码器在齿轮传动误差中的应用

提出了降低传动系统转速,用光电编码器代替圆光栅测量齿轮传动误差信号的思想,对于采集的行星轮系传动误差实验数据进行了有效性的判定,用Burg算法对传动误差信号进行了功率谱密度的AR模型的参数估计,绘制出实验测得的传动误差功率谱密度曲线,对光电编码器测量传动误差结果进行了分析,证明了在低转速情况下,用光电编码器代替圆光栅测量传动误差是行之有效的。     

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。     

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。     

光电轴角编码器细分误差的Matlab仿真评估方法

本文根据影响编码器光电信号的因素,利用实测的Lissajous图及Matlab超强的数据处理功能,提出利用Matlab仿真评估编码器细分误差的方法。针对编码器莫尔条纹原始信号的正弦性、正交性、等幅性及含直流电平这几种典型特征,利用Matlab仿真对产生误差的原因进行单项分析评估。     

畸变波形m序列动态测试信号建模与电能量值压缩检测方法

为解决非线性动态负荷条件下,智能电能表的动态误差测试问题.本文首先将m序列算子作为映射算子,采用基于信号特性建模的方法,建立三相畸变波形m序列动态测试信号结构化参数模型.其次根据压缩检测（Compressed measurement,CM）理论,采用系统稳态优化的方法构造最优压缩检测测量矩阵,实现对动态测试功率信号电能量值的检测.仿真实验表明,压缩检测方法可以对畸变波形m序列动态测试信号进行电能量值的检测,检测算法的相对误差优于1×10-13.     

光电轴角编码器细分误差的Matlab仿真评估方法

本文根据影响编码器光电信号的因素,利用实测的Lissaious图及Matlab超强的数据处理功能,提出利用Matlab仿真评估编码器细分误差的方法.针对编码器莫尔条纹原始信号的正弦性、正交性、等幅性及含直流电平这几种典型特征,利用Matlab仿真对产生误差的原因进行单项分析评估.     

F-P可调谐光滤波器的非线性校正在动态应变传感中的应用

对Fabry-Perot(F-P)可调谐光滤波器进行了非线性校正,实现了动态应变传感系统的优化设计,利用该系统完成了应变参量的动态检测与实时解调。本系统无需检测光栅反射谱的实际位置,仅需检测光栅反射谱的变化量即可实现应变量的传感解调。采用二次曲线拟合法对F-P可调谐光滤波器的驱动电压进行非线性校正,在50 nm范围内波长调谐的平均误差降低64.6%,最大误差降低33.8%。采用校正电压驱动F-P可调谐光滤波器进行动态应变传感时波长位置检测的误差降低64.3%。引入移位平均算法后,系统动态应变传感的灵敏度优于3με,实测应变量与理论计算结果之间的误差小于5%。