光柵式傳感器信號(hào)電子細(xì)分系統(tǒng)的研制.pdf

1、光柵測(cè)量技術(shù)是以對(duì)光柵形成的莫爾條紋計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)的高精度測(cè)量技術(shù)。對(duì)光柵傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行細(xì)分是提高光柵測(cè)量技術(shù)精度的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。本文基于光柵傳感器信號(hào)的特點(diǎn)及信號(hào)細(xì)分技術(shù)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了光柵信號(hào)電子細(xì)分系統(tǒng)。
　　本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外光柵測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀、信號(hào)細(xì)分技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及相關(guān)細(xì)分技術(shù)在光柵測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)地概述。在理論研究部分介紹了光柵莫爾條紋的產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn),詳細(xì)地?cái)⑹隽诵盘?hào)細(xì)分的概念及實(shí)際應(yīng)用意義,簡(jiǎn)要地

2、闡述了現(xiàn)有主流信號(hào)細(xì)分方法的基本原理,并從幾個(gè)主要技術(shù)參數(shù)角度出發(fā)對(duì)它們進(jìn)行了分析和對(duì)比,結(jié)合本課題實(shí)際項(xiàng)目的技術(shù)要求,選擇了最佳的信號(hào)細(xì)分方案,并對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。之后根據(jù)課題的理論基礎(chǔ)提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,并將其應(yīng)用于硬件電路系統(tǒng)及相關(guān)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。電子細(xì)分系統(tǒng)的硬件核心架構(gòu)采用EPM7128單芯片實(shí)現(xiàn),同時(shí)承擔(dān)了細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)處理和系統(tǒng)邏輯時(shí)序控制的工作,高度的集成度使得系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)和良好的可靠性。上位機(jī)接口使用了靈活

3、高效的USB接口模塊,由于USB接口的廣泛適用性,本系統(tǒng)可以應(yīng)用在多種測(cè)量場(chǎng)合。EPM7128的全部功能由VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)實(shí)現(xiàn),通過(guò)采用層次化的設(shè)計(jì)方法和有限元狀態(tài)機(jī)技術(shù)的引入,使得軟件系統(tǒng)功能明確,運(yùn)行高效可靠。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,由兩個(gè)8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的光柵信號(hào)數(shù)字量,作為只讀存儲(chǔ)器的地址,選通輸出的細(xì)分計(jì)數(shù)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)256細(xì)分。細(xì)分準(zhǔn)確可靠,且對(duì)于光柵信號(hào)的非正交性具有極強(qiáng)的容錯(cuò)能力。本課題的研究成果可應(yīng)用于工程與生產(chǎn)之中,提高光柵