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仪器仪表学报 2020年第4期41卷 147-155页

作者：朱维斌林瑜黄垚薛梓中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

针对光栅莫尔信号正弦性误差补偿过程中波形方程建立准确性影响误差补偿效果的问题,提出了一种根据实际细分倍数要求进行波形建模的方法。在基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿原理的基础上,说明信号波形方程建立的重要性... 详细信息

针对光栅莫尔信号正弦性误差补偿过程中波形方程建立准确性影响误差补偿效果的问题,提出了一种根据实际细分倍数要求进行波形建模的方法。在基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿原理的基础上,说明信号波形方程建立的重要性;针对波形方程建立时谐波选取问题,量化直流漂移及各次谐波含量带来的角度误差情况,为波形方程建立提供参考;利用仿真实验验证了模型建立的有效性,并在FPGA平台上实现PSO算法对信号波形参数的求解,对比波形方程在不同维数的情况下对资源占用的影响;最终搭建光栅系统平台对本文所提方法有效性进行验证,结果表明该补偿方法能够有效减小信号中的正弦性误差成分,细分误差由0.74″降低到0.30″。

关键词：莫尔信号正弦性误差粒子群优化算法波形建模

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基于FPGA的光栅莫尔信号正弦性误差补偿电路研制

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仪表技术与传感器 2021年第2期 99-103页

作者：林瑜朱维斌黄垚薛梓中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

针对光栅莫尔信号正弦性误差对细分结果造成影响问题,对基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法展开研究。在量化分析信号正弦性误差引入的细分误差的基础上,对基于PSO算法的正弦性误差补偿方法进行阐述。设计基于FPGA的... 详细信息

针对光栅莫尔信号正弦性误差对细分结果造成影响问题,对基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法展开研究。在量化分析信号正弦性误差引入的细分误差的基础上,对基于PSO算法的正弦性误差补偿方法进行阐述。设计基于FPGA的补偿算法实现电路,对实现过程中的关键问题进行分析并提出解决方案。最终在FPGA电路板上对实际信号进行算法电路有效性验证,结果表明,应用该电路能有效地补偿信号正弦性误差,将信号的细分误差峰峰值由0.7″降低到0.14″。

关键词：莫尔信号 FPGA 正弦性误差粒子群算法

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光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法研究

光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法研究

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作者：林瑜中国计量大学

学位级别：硕士

光栅莫尔信号的质量直接影响其细分效果。在实际的光栅测量系统中,由于加工工艺,机械安装等因素,产生的光栅莫尔信号中存在直流漂移,等幅性误差,相位误差以及正弦性误差成分。其中,正弦性误差由于被量化在频域范围内,相较于其他三项误差... 详细信息

光栅莫尔信号的质量直接影响其细分效果。在实际的光栅测量系统中,由于加工工艺,机械安装等因素,产生的光栅莫尔信号中存在直流漂移,等幅性误差,相位误差以及正弦性误差成分。其中,正弦性误差由于被量化在频域范围内,相较于其他三项误差,补偿更为复杂。因此,开展光栅莫尔信号正弦性误差补偿技术研究对于提高光栅传感器的测量精度、分辨力具有重要意义。本文在量化分析光栅莫尔信号正弦性误差引入的细分误差情况的基础上,建立误差补偿模型;改进基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法,并针对补偿方案中的各个关键环节进行分析,给出具体的实现方案;设计FPGA电路系统,并在此平台上实现补偿算法,最终实现在实际光栅测量系统中的应用。主要研究内容包括:1、建立光栅莫尔信号正弦性误差补偿模型:针对光栅莫尔信号正弦性误差建立数学模型,量化分析由正弦性误差引入的细分误差,提出基于角度补偿思路的正弦性误差补偿方案。2、完善基于PSO算法的正弦性误差补偿方法:针对传统波形建模过程中没有量化的指标问题,通过建立模型推导分析,创新性地提出一套具有量化指标的波形建模方法;针对PSO算法在应用过程中算法复杂的问题,通过实验确定惯性权重w以及粒子数N两个关键参数,在保证算法的有效性同时最大程度上降低算法的复杂程度。3、完成正弦性误差补偿算法电路设计:以FPGA为硬件电路平台,研制针对实际光栅莫尔信号的接收以及处理电路板。在FPGA平台上搭建PSO算法模块以及误差补偿模块,实现对光栅莫尔信号的正弦性误差补偿。本文针对光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法进行了研究,研究成果能明显提高光栅莫尔信号的细分精度,为高精度光栅测量系统的研究提供有力的技术支持。

关键词：莫尔信号正弦性误差 PSO算法误差补偿

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