光柵式傳感器信號電子細分系統(tǒng)的研制.pdf

1、光柵測量技術是以對光柵形成的莫爾條紋計數(shù)為基礎的高精度測量技術。對光柵傳感器的輸出信號進行細分是提高光柵測量技術精度的一種經(jīng)濟有效的方法。本文基于光柵傳感器信號的特點及信號細分技術設計并開發(fā)了光柵信號電子細分系統(tǒng)。
　　本文首先對國內(nèi)外光柵測量技術的現(xiàn)狀、信號細分技術的發(fā)展趨勢以及相關細分技術在光柵測量領域的應用現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)地概述。在理論研究部分介紹了光柵莫爾條紋的產(chǎn)生機理及特點,詳細地敘述了信號細分的概念及實際應用意義,簡要地

2、闡述了現(xiàn)有主流信號細分方法的基本原理,并從幾個主要技術參數(shù)角度出發(fā)對它們進行了分析和對比,結合本課題實際項目的技術要求,選擇了最佳的信號細分方案,并對其進行了適當?shù)母倪M。之后根據(jù)課題的理論基礎提出了系統(tǒng)的設計方案,并將其應用于硬件電路系統(tǒng)及相關軟件系統(tǒng)的設計中。電子細分系統(tǒng)的硬件核心架構采用EPM7128單芯片實現(xiàn),同時承擔了細分數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)邏輯時序控制的工作,高度的集成度使得系統(tǒng)具有簡單的硬件結構和良好的可靠性。上位機接口使用了靈活

3、高效的USB接口模塊,由于USB接口的廣泛適用性,本系統(tǒng)可以應用在多種測量場合。EPM7128的全部功能由VHDL語言編寫實現(xiàn),通過采用層次化的設計方法和有限元狀態(tài)機技術的引入,使得軟件系統(tǒng)功能明確,運行高效可靠。經(jīng)過實驗驗證,由兩個8位模/數(shù)轉換器輸出的光柵信號數(shù)字量,作為只讀存儲器的地址,選通輸出的細分計數(shù)數(shù)據(jù),實現(xiàn)256細分。細分準確可靠,且對于光柵信號的非正交性具有極強的容錯能力。本課題的研究成果可應用于工程與生產(chǎn)之中,提高光柵