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基于幅值采样技术的光栅信号细分的研究

基于幅值采样技术的光栅信号细分的研究

作者：李金艳哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

针对国内计量光栅技术发展不够完善，无法达到高精度、高分辨力及动态测量等要求的问题，本文研究并开发了基于幅值采样技术的光栅信号细分系统，通过对光栅传感器信号幅值采样细分的方法，使系统具有精度高、分辨力高，并具有较快的动... 详细信息

针对国内计量光栅技术发展不够完善，无法达到高精度、高分辨力及动态测量等要求的问题，本文研究并开发了基于幅值采样技术的光栅信号细分系统，通过对光栅传感器信号幅值采样细分的方法，使系统具有精度高、分辨力高，并具有较快的动态测量响应速度等特点，适应光栅信号细分技术未来的发展方向。本文对光栅传感器信号细分技术进行了系统的研究，总结现有细分技术的系统构成及工作原理，分析并比较目前细分方法的优缺点，以此作为研究基础，改进设计方案，设计高精度高分辨力的细分系统。对电路进行总体的软硬件设计。对光栅原始输出信号的处理上，采取精密电路设计，使噪声和干扰得到进一步滤除;对信号细分方案的设计上，采用粗细分、精细分并行测量的设计方法，使细分精度和细分速度同时提高;在软件设计方面，通过仿真，确认了运用构造新函数的方法，可有效地解决光栅输出信号非线性的问题，降低理论误差;在细分算法上进行优化，减少处理器处理时间，使系统总体性能得到进一步提高。另外，本文通过标准块规对实验数据进行比较、分析与处理，从系统示值误差、分辨力与稳定性、重复性误差等几个方面进行了系统误差分析，并通过线性标定对系统精度进行修正，从而使细分系统的准确性得以优化。

关键词：光栅传感器信号细分幅值采样

一种新型的莫尔条纹信号细分技术——时空相连细分技术

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电子机械工程 1993年第4期9卷 14-18页

作者：曹建海浙江大学机械系

本文简述了四种微机软件细分原理,并在作出比较优缺点的基础上,提出一种新型的微机软件细分原理——时空相连细分技术及其应用实例。

关键词：微机软件细分法信号细分

基于EPM7128的光栅位移传感器信号细分电路模块的设计

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计量与测试技术 2005年第3期32卷 19-20,23页

作者：闫丽段发阶方志强天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对光栅位移传感器输出信号设计了一种通用可行的细分模块 ,将电阻链细分和逻辑电路细分结合 ,由一片CPLD芯片EPM71 2 8实现二次细分、辨向、计数、锁存和接口设计 ,CPLD与计算机之间的数据传输基于增强并行口 (EPP)协议 ,能够实现在... 详细信息

针对光栅位移传感器输出信号设计了一种通用可行的细分模块 ,将电阻链细分和逻辑电路细分结合 ,由一片CPLD芯片EPM71 2 8实现二次细分、辨向、计数、锁存和接口设计 ,CPLD与计算机之间的数据传输基于增强并行口 (EPP)协议 ,能够实现在线数据采集。在大量程光纤绝对测距系统中应用表明 :该设计可完全满足精度要求。

关键词：光栅位移传感器 EPM7128 电路模块信号细分 CPLD芯片增强并行口信号设计逻辑电路接口设计数据传输数据采集精度要求测距系统计算机大量程辨向协议在线

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基于组合预测算法的光栅信号新细分方法研究

传感技术学报 2018年第7期31卷 1061-1066页

作者：陈自然李钢赵建田伟重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室重庆400054

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... 详细信息

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。

关键词：光栅信号细分误差修正组合预测算法

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光栅式传感器信号电子细分系统的研制

光栅式传感器信号电子细分系统的研制

作者：李晶哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

光栅测量技术是以对光栅形成的莫尔条纹计数为基础的高精度测量技术。对光栅传感器的输出信号进行细分是提高光栅测量技术精度的一种经济有效的方法。本文基于光栅传感器信号的特点及信号细分技术设计并开发了光栅信号电子细分系统。本... 详细信息

光栅测量技术是以对光栅形成的莫尔条纹计数为基础的高精度测量技术。对光栅传感器的输出信号进行细分是提高光栅测量技术精度的一种经济有效的方法。本文基于光栅传感器信号的特点及信号细分技术设计并开发了光栅信号电子细分系统。本文首先对国内外光栅测量技术的现状、信号细分技术的发展趋势以及相关细分技术在光栅测量领域的应用现状进行了系统地概述。在理论研究部分介绍了光栅莫尔条纹的产生机理及特点,详细地叙述了信号细分的概念及实际应用意义,简要地阐述了现有主流信号细分方法的基本原理,并从几个主要技术参数角度出发对它们进行了分析和对比,结合本课题实际项目的技术要求,选择了最佳的信号细分方案,并对其进行了适当的改进。之后根据课题的理论基础提出了系统的设计方案,并将其应用于硬件电路系统及相关软件系统的设计中。电子细分系统的硬件核心架构采用EPM7128单芯片实现,同时承担了细分数据处理和系统逻辑时序控制的工作,高度的集成度使得系统具有简单的硬件结构和良好的可靠性。上位机接口使用了灵活高效的USB接口模块,由于USB接口的广泛适用性,本系统可以应用在多种测量场合。EPM7128的全部功能由VHDL语言编写实现,通过采用层次化的设计方法和有限元状态机技术的引入,使得软件系统功能明确,运行高效可靠。经过实验验证,由两个8位模/数转换器输出的光栅信号数字量,作为只读存储器的地址,选通输出的细分计数数据,实现256细分。细分准确可靠,且对于光栅信号的非正交性具有极强的容错能力。本课题的研究成果可应用于工程与生产之中,提高光栅测量技术精度,具有良好的实际应用价值。

关键词：光栅式传感器信号细分可电擦除只读存储器复杂可编程逻辑器件 USB接口

精密位移动态测量信号特征辨识及细分新方法研究

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仪器仪表学报 2015年第10期36卷 2224-2230页

作者：陈自然刘小康郑永刘浩重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室重庆400054

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... 详细信息

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″。

关键词：位移测量信号细分空间序列理论特征辨识多尺度分解

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光栅信号自适应细分方法与误差修正算法研究

光栅信号自适应细分方法与误差修正算法研究

作者：李钢重庆理工大学

学位级别：硕士

光栅传感器不仅具有测量量程大和测量精度高的优势,而且在工控系统中易于实现数字化,因此在精密自动化测量领域得到了广泛运用。但无论是绝对式还是增量式光栅,其原理都是被测物体每移动一个单位栅距,传感器就输出一个周期的信号。对输... 详细信息

光栅传感器不仅具有测量量程大和测量精度高的优势,而且在工控系统中易于实现数字化,因此在精密自动化测量领域得到了广泛运用。但无论是绝对式还是增量式光栅,其原理都是被测物体每移动一个单位栅距,传感器就输出一个周期的信号。对输出信号进行分析,就能得到物体的移动位移。因此栅线刻划的精度决定了光栅传感器的精度。栅线刻划的密度决定了传感器的分辨率。而由于工艺制造水平发展的限制,栅距的细化程度是有限的。因此对光栅传感器输出的原始信号进行辅助细分处理成为提高光栅传感器分辨率的主要方法之一。在对光栅的机械特性和运动特性进行深入研究后,本文提出一种预测细分模型。根据光栅运动状态的不同,该模型能够实现对光栅信号的自适应细分。该方法利用高速的嵌入式设备对光栅输出信号进行采样,获取历史单位栅距的通过时间并组成观测样本序列。利用自适应的预测算法搭建预测数学模型对下一个栅距的运行时间进行预测并实时的对预测误差进行修正。在光栅运动到下一个栅线之前,嵌入式系统同步的输出代表细分后微位移的细分方波,实现对光栅原始信号的细分。与现有的辅助细分方法不同,预测细分模型的细分效果与光栅输出信号的正弦性,幅值性等因素无关。本文将海德汉生产的圆光栅ROD880输出的原始信号作为辅助细分对象,开展了以下内容的研究。(1)对传统的位移测量细分方式和以时间为基准的细分方式进行了介绍,并分析了利用两种细分方式进行光栅信号细分时的优缺点,最终提出了光栅信号的预测细分法。(2)对采集得到的样本序列进行分析,划分光栅传感器运动状态。当光栅运动在稳定状态时采用二次指数平滑法建立预测模型。而当光栅处于过渡状态时,则利用灰色预测算法搭建预测模型。为提高预测准确度,构建马尔科夫误差修正模型修正预测误差。(3)利用高速的ARM+FPGA架构实现了整个细分系统中嵌入式硬件平台的设计。并对光栅处于不同运动状态下时的细分能力进行了实验研究。同时对影响细分效果的因素进行了分析。在不同的运动状态下对光栅进行动态实验,对实验结果分析表明,利用本文提出的光栅信号自适应细分方法以及误差修正算法,将细分倍数设定为400时,单位栅距内的细分误差为±0.65″。

关键词：光栅信号细分误差修正嵌入式系统

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用神经网络技术实现的高精度光栅测量装置

计量学报 2002年第4期23卷 266-270页

作者：朱庆保南京师范大学计算机系南京210097

描述了一种用神经网络技术实现的高精度光栅测量装置。该装置采用BP神经网络对光栅信号进行细分 ,在仅用 7个训练样本的情况下 ,细分精度可达 0 .18μm ,使装置的分辨率得到很大提高 ,同时 ,简化了硬件设计。

关键词：神经网络测量装置光栅分辨率 BP网络信号细分光栅信号

基于F28377D绝对值光电编码器数据采集细分系统

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电气应用 2014年第20期33卷 48-51页

作者：曾菊容王星宜宾学院物理与电子工程学院国网四川省电力公司技能培训中心

介绍了一种基于F28377D绝对值光电编码器的数据采集及细分处理的方法。该系统主要有TI公司新推出的F28377D处理器来实现,该处理器拥有双核200 MHz的单准确度浮点单元,具有强大的运算能力,并且拥有三角法数学单元(TMU),相比查表法和直接... 详细信息

介绍了一种基于F28377D绝对值光电编码器的数据采集及细分处理的方法。该系统主要有TI公司新推出的F28377D处理器来实现,该处理器拥有双核200 MHz的单准确度浮点单元,具有强大的运算能力,并且拥有三角法数学单元(TMU),相比查表法和直接软件计算三角函数要快得多,既可以节省三角函数查找表的存储空间,又可以降低三角函数计算所占用的资源,在高倍细分的实现中具有一定的优势。试验验证,该系统具有较高的计算速度和准确度水平。

关键词：绝对值光电编码器信号细分 F28377D TMU