基于DSP的高精度激光干涉仪的研制

当前激光干涉仪的信号处理系统主要采用单片机技术和4细分辨向电路,存在硬件电路复杂、易受外界干扰、难以实现复杂算法等问题.因此,提出了将DSP技术引入到激光干涉仪的信号处理系统中,设计了一种用于处理干涉条纹信号的专用电路.具体研究了改进的8细分算法,并给出了系统的主要程序.实验结果表明,基于DSP的激光干涉仪具有电路简单、功能强大等优点,进一步提高了激光干涉仪的测量精度和分辨力.     

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CPLD的光栅信号解码与仿真分析

运用可编程逻辑器件,设计了光栅信号的解码方案,针对信号转向计数缺失的问题,提出了一种二次计数的修正方法,并进行了仿真验证与分析.首先简述了光栅信号的运动特征;其次根据光栅信号的变化特点,采用硬件描述语言编程(Verilog)的方法,设计了信号逻辑处理电路,包括细分辨向电路、转向识别电路与双向计数电路;最后通过仿真验证了该方案的可行性,并具体分析了解码速率.仿真结果表明,该方案实现了光栅信号的细分辨向与转向修正,最终计数值准确可靠,解码速度快,达到了设计目的.     

基于双ibutterfly网络的插入排序算法

为实现密码算法硬件实现过程中序列插入排序的高效性，对序列排序特点和当前最为有效的GRP插入排序算法进行分析，基于ibutterfly网络的插入排序实现效率的评估策略，针对GRP算法存在的潜在缺陷，给出GRP算法的改进算法及其硬件实现。利用Matlab对改进算法的实现效率进行验证，基于Design Complier综合工具对其硬件电路进行性能评估，评估结果表明，在硬件面积增加8?2％的基础上，该方案能够有效提升GRP算法的灵活高效性，验证了改进方案的合理性。     

基于FPGA的多路光电编码器数据采集系统

介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路光电编码器数据采集系统,包括其功能、原理、软件编程和硬件实现电路。描述了该电路的4个主要功能:四倍频细分、辨向、计数及串行通讯。根据波形的跳沿实现四倍频细分;通过对波形相位的分析,采用基于相位变化的设计原理实现辨向。整个系统在QuartusⅡ软件环境下实现编程,应用A ltera公司的EPF10K20TC144-3型芯片作为硬件载体,角度分辨力可达1″。最后,给出了详细的编程和仿真波形。     

基于Linux的坐标测量机测头与计算机系统接口方法

提出了一种基于Linux的坐标测量机测头系统与计算机系统的接口方法,包括坐标数据和测头触发信号的硬件接口和软件接口。从而实现了坐标测量机测头数据的自动采集和处理。辨向四细分电路使测头的分辨率提高到了1μm。     

基于梯形函数逼近的光栅数字细分算法

基于光栅信号和梯形函数各自的特点,提出了一种新的光栅信号数字细分算法.该算法采用A/D转换器分别对两路光栅信号进行两次采样,并根据采样值所在的区间,选择合适的梯形函数公式得到两个采样点之间的拟合曲线,从而计算出这两个采样点间的相位差,最终达到对光栅信号细分的目的.实际应用表明,该算法计算过程简单,并达到了较好的细分效果.     

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.     

基于FPGA的圆光栅编码器数据采集系统设计

介绍了一种基于FPGA的圆光栅编码器数据采集系统的设计方法。通过分析圆光栅的实际工作情况,将系统分为三大模块,详细阐述了滤波模块实现消除高频信号干扰,计数模块实现四倍频、辨向与脉冲计数,以及数据通信模块实现跨时钟域数据传输功能的具体方法。最后通过Modelsim仿真验证了系统设计的可行性与可靠性。本系统具有高集成、可扩展、便于移植的特点,可广泛应用于相关领域。     

一种新的光栅传感器信号相位补偿算法的设计

为了保证光栅传感器的分辨率的提高,减小细分算法的误差,文中提出了一种新的相位检测与补偿的处理方法.该方法主要采用易于硬件实现的CORDIC算法来实现,用CORDIC算法的向量模式来检测两路信号的相位并得到其相位偏差,再用其旋转模式对有相位偏差的信号进行补偿.补偿过程中,以正弦信号为基准,对有相位偏差的余弦信号进行补偿.仿真实验表明,该算法可使相位偏差得到有效补偿,补偿后的偏差不超过补偿前的2％.     

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。     

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.     

基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统设计

光栅尺作为高精度位置测量仪器,其分辨率受制于超精密的空间刻划技术,测量精度急需通过电子学细分法来提高.为此,提出了"时空转换"的思想:借助于载波调制理论,引入了恒定的时空当量,将对空间位移的测量转换为对信号瞬时周期的测量.首先,进行了时空转换法的数学推导,探究了正弦波光栅尺位移的测定和移动方向的判别方法;然后,在DSP开发平台下,搭建出基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统;最后,从实验数据以及光栅信号的残余直流电平、幅值不均衡、相位不正交等方面进行了误差分析.实验表明:栅距为8 mm的正弦波光栅尺,在时空转换法下,平均测量误差为± 0.258 1μm ,兼顾了细分与辨向.     

某型导发架三相电源测试系统设计

针对传统导发架三相电信号检测方法过于依赖硬件电路,测试精度不高的问题,提出了一种基于STM32的三相电信号测试的最小系统.首先,将三相电信号经调理电路分压、滤波;然后利用STM32内置的ADC对调理后的三相电信号进行扫描采样,并运用改进的三点算法对采样信号进行运算处理,求得各相信号的幅值、频率和相位;最后通过RS232串行通信向上位机传输指令与数据,并进行结果显示.该最小系统充分利用了内部资源,减少了硬件电子干扰,以软件算法实现了对导发架三相电信号的较高精度检测,极大地降低了成本.     

基于FPGA的光栅地震检波器信号处理研究

光栅地震检波器是基于光栅检测技术设计的一种新型数字传感器,基于单片机的光栅地震检波器信号处理速度较慢,现场可编程门阵列FPGA时钟频率高,内部延时小,硬件资源丰富,在控制数据采集、转换等方面有着单片机和DSP所无法比拟的优势。为了提高光栅地震检波器的测量精度和分辨力,该文进行了基于FPGA的光栅地震检波器信号处理研究,并将软件细分原则应用于信号处理系统中。该系统基于硬件描述语言Verilog和PicoBlaze软核进行设计,在有效地减小电路板面积的同时,可实现数据的快速采集和高精度测量。     

三维光栅位移测量系统的硬件设计与实现

为了检测机床刀具的三维位移、实时显示刀具的进刀量,提高工件的加工精度,研究并设计了一种基于光栅位移传感器的高精度三维光栅位移测量系统。分析了光栅位移传感器的测量原理,介绍了该系统的硬件设计,设计了光栅位移信号细分辨向电路、主控电路、显示电路及控制电路,制作了系统电路样板,搭建了实验系统并对系统进行了实验。实验结果表明:硬件电路工作正常,系统运行稳定、测量精准,可满足机床高精度测量的生产需求。     

基于调制宽带转换器的低频射电天文信号采集电路设计及实现

针对射电天文信号观测中传统的信号采集电路存储数据需较大的存储空间的问题,提出一种基于调制宽带转换器（MWC）的低频射电天文信号采集的硬件电路设计方法。首先,将观测信号与4路伪随机周期信号相乘后分为4路,并将这4路信号分别进行二阶巴特沃兹低通滤波器滤波;然后,对4路滤波后的信号进行采样,数据传输至现场可编程门阵列（FPGA）中进行存储;最后,用正交匹配追踪（OMP）算法进行信号重构。理论分析和实验测试结果表明,重构信号与观测信号的均方误差为1.27×10^-2,数据存储空间压缩率为20%,该硬件电路设计方法降低了电路设计成本,也释放了存储空间。     

纳米级光栅容栅融合测量系统研究

利用容栅测量系统中激励信号源的设计技术,产生一组多相输出的调制信号源,作为光栅测量系统的多相线阵光源激励信号,发出的多相调制光信号,再经过标尺光栅调制后,由光电转换元件接收并获得一个复合的电信号.该信号经处理电路后,可获得一个频率与激励信号源的基波频率相等的电信号,检测这两个信号间的相位差的变化,可得到标尺光栅的移动距离x.将容栅和光栅测量技术有机地结合,并通过提高相位检测电路的细分数和减小线阵光源的点距,可达到亚微米或纳米级的测量分辨力.     

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.