莫尔条纹测量扭转变形角的方案研究

提出了一种基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量扭转角的高精度光学测角方法.为了验证莫尔条纹测量设备间扭转变形精度的有效性,进行了方案设计及实验分析.采用平行光管模拟设备,通过微调机械结构调节平行光管的扭转角来模拟三维物体的扭转变形,在独立的地基平台上进行了方案设计测量实验,并通过实验比较了不同的设计方案.选择的实验方案首先使CCD靶面在平行光管内像面处安装固定,然后采用滤波细化等图像处理方法得到采集到的莫尔条纹的宽度,进而根据条纹宽度变化通过数学模型计算出扭转变形量.实验结果表明,当微调机构使平行光管在±7'的视场内旋转时.该方案可以得到较为清晰的莫尔条纹图像,经过算法处理后,当莫尔条纹宽度为1 615～1 712μm时,扭转角的测量精度为4.3"(3σ).该方法满足了设备间扭转角高精度测量的要求,为提高光电测量设备的测量精度奠定了基础.     

工频相位差测量的一种数字化实现方法

本文设计了正弦波整形电路、相位比较电路、锁存信号的产生电路、一定频率的计数信号发生器、LED数显电路,实现对工频信号差数字化的直接测量;并介绍了对工频信号以外信号的相差扩展测量方法。     

基于ATmega128的低频正弦信号相位差测量系统

该系统由ATmega128单片机、多路模拟开关、放大整形电路、鉴相电路等组成。其电路具有较强的抗干扰能力,可精确的分辨出两路被测信号的相位差;利用信道交换技术消除了两个通道不严格匹配产生的测量误差;软件上采用简练的中断处理方式和多次采样取平均的方法减小了测量误差。     

一种滚珠丝杠扭转振动模态的测量与分析方法

针对滚珠丝杠副驱动机构的扭转振动模态难以通过测量多点激励-响应的方式进行测量的问题,提出了一种新的测量与分析方法：在丝杠尾端安装高分辨率旋转编码器,利用高速计数卡分别测量该编码器及伺服电机码盘的角加速度信号,并进行频域分析;根据所建立的滚珠丝杠副驱动机构有限元-集中参数模型,通过数值计算并结合实验测量结果获得其扭转振动固有频率和振型。实例研究表明,所提出的测量和分析方法可精确获得驱动机构扭转振动模态的前两阶固有频率和振型。     

基于莫尔条纹测量扭转变形角的方案研究

为了精确检测大型光电测量设备之间的三维变形,提出了基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量的一种高精度光学测角方法。采用平行光管模拟设备,通过微调机械结构调节平行光管的扭转角来模拟三维物体的扭转变形,在独立的地基平台上进行测量实验。通过实验比较不同的设计方案,采用使CCD靶面在平行光管内像面处安装固定的实验方案;并采用滤波细化等图像处理方法对采集的莫尔条纹进行处理得到条纹宽度,进而根据条纹宽度变化通过数学模型计算出扭转变形量。实验结果表明,当微调机构使平行光管在±7'的视场范围内旋转时,该方案可以得到较为清晰的莫尔条纹图像,经过算法处理后,当莫尔条纹宽度在1615~1712 范围内时,扭转角的测量精度为4.3"(3 )。该方法满足了设备间扭转角高精度测量的要求,为提高光电测量设备的测量精度奠定了基础。     

基于单片机的相位差测量系统的设计

从硬件电路和软件设计两方面介绍了一种以单片机为主控器件的相位差测量系统的设计方案,此系统可用于两个同频率的正弦信号的相位差测量,并具有硬件电路简单、测量精度高、显示直观等优点,有一定的使用价值。     

一种测量任意频率值信号相位起伏的方法

一种测量任意频率值信号相位起伏的方法周渭，宣宗强（西安电子科技大学）当测量与标频频率不同信号的相位起伏时，常要经过频率变换使它们在同频情况下进行比相，因而设备结构较复杂。使用新概念、新方法可以方便地完成两频率信号间的相对相位差或时差测量。［１］两不同...     

低频力学谱仪信号测量系统的改进设计

LMA-1型低频力学谱仪在强迫振动模式下测量固体材料内耗时,存在数据采集卡利用率不高且对其依赖性较大、无法消除信号干扰及小内耗测量时波形失真的缺点.文中设计了基于ARM7的信号测量系统,被测信号整形后由ARM7直接测量出其相位差并通过串行口传送至上位机.该系统提高了信号的抗干扰能力,避免了波形失真,采用信道交换技术消除了由于硬件参数不匹配所产生的误差,从而摆脱了对于数据采集卡的依赖,减少了系统研制成本.通过在Proteus软件下的仿真分析,该系统完全能够满足强迫振动模式下固体材料内耗的测试需要.     

一种对轴类零件的温度测量系统

通过PT温度传感器、单片机和PC机之间的数据通讯实现了自动采样温度数据,自动绘制温度变化曲线,自动生成测量报告。     

同频率正弦信号动态相位差的测量

给出了两同频率正弦信号之间动态相位差的一种测量设计,对测量方法和电路元件都作了比较详细的分析说明,该测量系统不但能显示出两信号相位差的大小,而且还能显示出两信号相位之间的超前或滞后关系.     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.     

基于DDR2存储器的FIFO设计

针对许多应用系统对FIFO深度不断增长的需求与SRAM技术较低的存储密度之间的矛盾,提出了设计一套使用DDR2存储器,且在FPGA上实现FIFO访问控制的解决方案.设计了一个具有较低访问延迟的DDR2控制器自行实现DDR2存储器所需的自刷新、访存调度、地址译码等操作,通过并发访问和时钟同步,提供了与典型同步FIFO存储...     

基于分段多项式的直接数字频率合成器设计

为提高直接数字频率合成器（DDS）系统的性能,将分段多项式逼近算法应用于优化相幅转换电路中,实现了基于此结构的直接数字频率合成器设计。提出了适合在流行的现场可编程门阵列（FPGA）平台上实现的电路结构方案,进行了硬件实验,给出了在Altera Cyclone II器件中的实现结果,并在性能和资源消耗方面与基于ROM查找表的方案作了比较。研究结果表明,由于避免了庞大的查找表,这一方案大大减小了电路面积,提高了系统性能。     

基于FPGA的数据速率及格式变换的设计与实现

为了解决数字通信中连续数据到定长帧的转换问题,设计了一个具有数据速率和结构变换功能的现场可编程门阵列(FPGA)接口变换模块,该模块包含3个核心部分:缓存单元、速率变换和帧控制逻辑,缓存单元选用了方便实用的异步FIFO来实现,速率变换部分采用了5/6小数分频方式大大节省了FPGA内部资源,帧控制逻辑单元严格定义了读FIFO的使能格式和时序,最后进行了软件的功能和时序仿真。实际应用结果表明,该模块能够准确地对数据速率和格式进行变换,实现了预期的功能。     

FPGA加速处理的实时相位差测量方法

为实现高速相位差测量,采用频域分析方法,通过可编程门阵列（FPGA）进行了快速傅里叶变换fFFT）运算,并且运用坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法提高了其运算性能。最终,提出了一种新的实时相位差测量方法。仿真结果表明,在保证高速的同时,测量结果有较好的精度。     

基于FPGA的便携式四极杆质谱控制系统设计

针对便携式仪器小型化和低功耗的研制需求,本文设计了一套便携式四极杆质谱的下位机控制系统,基于Xilinx Spartan-6系列现场可编程的门阵列(FPGA)平台进行开发,采用FPGA单一芯片替代传统多种芯片组合的繁琐架构,去掉主控电路板上原有的W5500\MCU(微控制单元芯片)\DSP(数字信号处理专用芯片)\DDR(双倍速率同步动态随机存储器)等功能芯片,将这些芯片实现的扫描、控制、采集、存储、数据处理和高速传输等功能集成于同一FPGA片内。与现有的小型化四极杆质谱控制系统比较,本系统在功能和性能不变的前提下,不仅节省了芯片成本,而且主控硬件板卡的功耗节省了约2.7 W,约为原板卡功耗的37%,主控硬件板卡的面积减小了约20 cm²,约为原板卡面积的10%。本研究设计的便携式四极杆质谱下位机控制系统已成功应用于便携式四极杆质谱仪中,并且针对类似的小型化仪器有着较高的技术移植性和实用价值。     

基于FPGA的直接数字合成器的设计

介绍了直接数字合成器（DDS）的基本组成及工作原理,采用QUARTUS1I软件提供的模块和VHDL语言自行设计的寄存器,实现了现场可编程门阵列（FPGA）的相位累加器和波形存储表的设计。通过频谱分析研究了DDS的输出频谱,分析讨论了引起输出杂散的原因及改善杂散的方法。研究结果表明,该设计具有较高的实际应用价值。     

基于FPGA脉冲计数的瞬时角加速度测量系统

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)脉冲计数原理的瞬时角加速度测量系统。该系统可以跟踪测量转轴的瞬时角加速度,且能够补偿因编码器原理、工艺和安装偏差产生的周期性非线性系统误差,从而显著提高测量精度。该系统利用FPGA高速并行的特点,采用乒乓流水线采集机制,对磁旋转编码器的输出脉冲进行精确实时测量,在校正过程中通过计算测量波形相对于理论波形的偏差特征值来拟合出补偿系数,实现在测量过程中对瞬时角加速度测量误差的补偿。实验表明：该系统具有高精度和高分辨率,可以有效补偿由旋转编码器波形偏差而导致的瞬时测量误差,提高测试精度。     

基于FPGA的正交信号的数字辨向细分技术

细分是提高光学仪器测量分辨力的关键技术之一。文中首先介绍了参考信号的构建方法,然后给出了辨向细分的具体实现过程,一种新的λ/8细分电路设计方法被提出,并使用VHDL语言实现细分、辨向及计数模块程序的设计,最后通过FPGA的具体实现以及仿真分析,证明了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法具有原理简单、集成度高、易于实现的特点,并且特别适合使用FPGA等EDA工具实现。     

摆线齿轮极坐标径向跟踪测量技术的研究

摆线齿轮的几何精度直接影响摆线齿轮减速机及摆线油泵等产品的性能。本文以极坐标测量原理为理论基础,研究采用极坐标径向跟踪测量技术的基于DSP(digital signal processor)和FPGA(field programmable gate array)数据采集、控制系统的摆线齿轮测量仪,通过USB接口和上位机进行通讯。根据数学模型,解决了测头实际接触位置的误差补偿问题。使用该仪器,可以对摆线齿轮的齿廓进行高效率、连续自动跟踪测量,以实现对摆线齿轮误差的测量和综合评定。