基于FPGA的光栅信号细分技术的研究

发布时间：2017-12-11 10:07

  本文关键词：基于FPGA的光栅信号细分技术的研究

  更多相关文章： 光栅信号 幅值采样 细分 仿真

【摘要】：以光栅信号为技术基础的角度或位置传感器,广泛应用于精密测量领域。由于受当前制造工艺等因素的限制,如果将光栅信号不做处理而直接进行测量将难以达到高精度测量的要求。所以针对光栅信号的特点,研究相应的细分技术方法,如四细分辨向、电阻链移相细分、锁相倍频细分、载波调制细分及幅值采样细分等,是目前的一个研究热点。本文采用幅值采样细分方法,进行高倍细分技术的研究。首先,用数字示波器采集了几组工作中的实际光栅读数头的输出信号。利用MATLAB分析读数头输出的两路原始信号和经过滤波且去除直流分量的信号特点,根据处理之后的信号波形,构造细分算法,同时验证了该细分算法实现1024细分的可行性,也验证了硬件实现细分算法的可行性。通过数学推导,分析了信号在直流电平、幅值不等、相位不正交等方面的误差,并用MATLAB软件绘制这些因素对构造函数的影响曲线。在此研究基础上提出了FPGA实现光栅信号高倍细分的具体方案。其次,设计了基于FPGA的光栅信号细分硬件电路,详细分析了硬件电路中模拟电路的模块和数字逻辑电路的模块。细分电路采取粗细分与精细分同时工作的并行电路处理结构,有助于提高细分响应速率和细分精度。粗细分电路主要对信号的每个周期进行8细分,精细分电路主要是对每八分之一周期的信号逐步进行128细分,从而实现了光栅信号的1024细分。制作了几块电路板并进行了测试和简短的分析,结果表明本文所提出的基于FPGA的细分电路确实能够对实测的光栅信号进行1024细分。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74

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本文编号：1278037