基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统设计

发布时间：2021-08-14 13:54

　　光栅尺作为高精度位置测量仪器,其分辨率受制于超精密的空间刻划技术,测量精度急需通过电子学细分法来提高。为此,提出了"时空转换"的思想:借助于载波调制理论,引入了恒定的时空当量,将对空间位移的测量转换为对信号瞬时周期的测量。首先,进行了时空转换法的数学推导,探究了正弦波光栅尺位移的测定和移动方向的判别方法;然后,在DSP开发平台下,搭建出基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统;最后,从实验数据以及光栅信号的残余直流电平、幅值不均衡、相位不正交等方面进行了误差分析。实验表明:栅距为8mm的正弦波光栅尺,在时空转换法下,平均测量误差为±0.258 1μm,兼顾了细分与辨向。 

【文章来源】：传感技术学报. 2015,28(09)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【文章目录】：
1时空转换法的数学推导[7]
    1.1正弦波光栅尺位移的测定
    1.2正弦波光栅尺移动方向的判断
2时空转换法的信号处理
    2.1正弦波光栅尺输出信号处理流程
    2.2正弦波光栅尺输出信号处理波形图
3时空转换法的实验设计
    3.1实验平台
    3.2实验过程
        (1)斩波信号Es(t)和Ec(t)的PWM模块产生:
        (2)时空变换法输出脉冲信号周期的捕获:
        (3)四倍频法脉冲信号的解码:
        (4)上位机界面设计:
    3.3实验结果
4时空转换法的误差分析
    4.1从实验数据分析
    4.2从光栅尺信号质量分析
        (1)直流电平残差
        (2)幅值不均衡
        (3)相位不正交
5结论



本文编号：3342587