精密角位移信号软细分算法设计与实现

发布时间：2017-06-16 18:08

  本文关键词：精密角位移信号软细分算法设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光栅位移传感器具有大量程和高精度的优点,在精密位移测量领域被广泛采用。由于光栅采用精密刻划的栅线作为测量基准,其测量精度和分辨率取决于栅线刻划的“精”和“密”。然而受到加工工艺的限制,传感器栅线刻划精度不可能无限提高。因此,要想进一步提高光栅的测量精度和分辨率,高倍稳定的细分技术就成了解决问题的关键。本文在分析已有光栅信号细分方法优缺点的基础上,提出一种信号软细分方法,根据光栅存在“空间栅线”的特点,利用等空间采样得到的时间值进行建模预测,并在预测的时间内发出相应的空间位移细分脉冲,从而实现对空间位移量的预测细分。该技术不受光栅信号的正弦性、等幅性、直流分量偏差等因素影响,从而降低了精密细分对信号质量的要求,大大提高了光栅测量的分辨率。本文以使用最广泛的光栅传感器信号作为研究细分对象,开展了如下研究:(1)通过时空转换思想,把对空间的测量转换到对时间的测量,利用时间和空间位移的关系建立软细分模型。将时间序列预测理论引入到信号细分技术之中,并对其进行了相关的理论研究。(2)根据软细分算法模型的特点,采取自适应优化预测模型参数与标准点动态测量误差修正技术相结合的方法,对系统误差和随机误差进行实时修正,提高了软细分精度。(3)完成了软细分系统设计,并进行大量的实验研究。分析了速度对软细分模型输出的预测栅距时间值的影响,最后对角位移误差进行标定,验证了软细分的可行性。在不同速度下进行动态实验,实验研究表明,将软细分应用于光栅角位移传感器实现400倍细分时,角位移测量误差可达±1.8″,精度优于原周期信号的±5%。
【关键词】：光栅 时间序列 软细分 等空间采样
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.3 主要研究内容15-17
• 2 软细分模型设计与实现17-31
• 2.1 软细分方法基础17-19
• 2.2 空间测量到时间测量19-21
• 2.3 软细分模型设计21-24
• 2.4 软细分中时间序列预测模型24-29
• 2.5 本章小结29-31
• 3 软细分实时误差修正31-37
• 3.1 软细分实时修正模型31-32
• 3.2 标准点动态测量误差修正技术32-34
• 3.3 标准点误差预测模型34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 软细分系统设计37-45
• 4.1 系统硬件设计37-39
• 4.2 软细分算法程序设计39-42
• 4.3 软细分误差修正程序设计42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 软细分实验研究45-55
• 5.1 软细分误差标定系统设计45-48
• 5.1.1 实验平台设计45-46
• 5.1.2 软细分盒实验接口设计46-47
• 5.1.3 误差标定系统设计47-48
• 5.2 实验研究48-54
• 5.2.1 软细分时间预测误差研究48-52
• 5.2.2 软细分角位移误差分析52-53
• 5.2.3 实验小结53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 6 总结与展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-63
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果63

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