基于SOPC的時(shí)柵信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、位移測(cè)量是最基本、最廣泛的幾何測(cè)量。作者所在課題組前期研究的磁場(chǎng)式時(shí)柵精密位移傳感器，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，它的開(kāi)槽的精度和密度以及信號(hào)的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不需要和光柵相比。但是仍有以下缺點(diǎn)：一、是信號(hào)采用電磁耦合形式，強(qiáng)度難以進(jìn)一步提高；二、是需要在電機(jī)或測(cè)頭、導(dǎo)軌上均勻開(kāi)槽，但是受到機(jī)械加工精度限制；三、是傳感器的定子線圈和感應(yīng)線圈采用導(dǎo)磁材料，質(zhì)量較重，制作工藝需要繞線，生產(chǎn)效率低。
　　針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種基于交變電場(chǎng)

2、的時(shí)柵傳感器，它不用精密刻線，不用電阻細(xì)分箱，而采用差動(dòng)平板電容式結(jié)構(gòu)，利用電場(chǎng)耦合原理獲取信號(hào)，以時(shí)鐘脈沖作為位移計(jì)量基準(zhǔn)，功耗低，重量輕，分辨力高，成本低。但是此類時(shí)柵位移傳感器激勵(lì)信號(hào)和感應(yīng)信號(hào)的頻率都比較高，是磁場(chǎng)式時(shí)柵激勵(lì)信號(hào)頻率的100倍。這就對(duì)信號(hào)處理提出了更高的要求，提高信號(hào)的處理速度成為了解決問(wèn)題的關(guān)鍵之一。
　　本文以頻率為40KHz的電場(chǎng)式時(shí)柵信號(hào)作為研究對(duì)象，研究基于交變電場(chǎng)的電行波測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、信號(hào)形

3、成質(zhì)量、控制方法和信號(hào)處理技術(shù)。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了前置信號(hào)調(diào)理電路，大大提高了信號(hào)的穩(wěn)定性。研究電場(chǎng)式時(shí)柵的精度理論、誤差分離與修正技術(shù)，提高了精度。提出基于SOPC技術(shù)的解決方案，將信號(hào)采集、處理和傳輸在單片高性能FPGA上實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)功耗。采用Altera公司的CycloneIIIEP3C25E144I7作為主控制器，使用VHDL硬件描述語(yǔ)言及其IP核在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了周期計(jì)數(shù)、相位差計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)緩存、中斷等功能模塊，