光栅莫尔信号采集与细分技术研究
角度是重要的基本物理量，角度测量是计量技术的重要组成部分。圆光栅因高精度、高分辨率的优点一直以来都在角度计量领域被广泛应用。在高分辨率角度测量场合，受码盘刻线密度制约，仅依靠光栅自身刻线的分辨率通常难以满足测量分辨率和测量精度要求。因此，开展光栅莫尔信号细分技术研究具有重要意义。 本文在分析现有莫尔信号细分技术的基础上，针对数字式幅值细分算法开展研究。通过分析莫尔信号直流误差、幅值误差和正交误差对幅值细分算法的影响，详细阐述了幅值细分算法实现过程中误差补偿的必要性，并针对莫尔信号自身特点提出了误差补偿方法，建立了ADC参数与莫尔信号直流补偿、幅值补偿和细分倍数之间的量化模型。针对数字式幅值细分算法对信号采样质量的要求，在FPGA平台上以采样速率和采样精度为指标完成了系统硬件电路设计和开发，实现了光栅莫尔信号采集和数字式幅值细分功能。主要研究内容包括： 1. 光栅莫尔信号高速采集：采用8路并行电路匹配多光栅读数头布局，依据莫尔信号频率特征和细分倍数要求，在FPGA平台上研究80Mbps高速模数转换功能模块； 2. 莫尔信号误差实时补偿：建立莫尔信号三项误差与细分数间的量化模型，开发数字式电路模块实现直流、幅值和正交误差的实时补偿； 3. 莫尔信号数字式幅值分割细分：研究FPGA平台上莫尔信号数字式高倍细分方法，开展ADC参数、直流误差补偿、幅值误差补偿与细分倍数间量化模型研究，并通过实验验证模型有效性。 本论文对光栅莫尔信号的采集与细分方法进行研究，预期成果能够为光栅莫尔信号细分技术提供技术积累，对推动圆光栅在高精度角度计量等研究方面产生一定的积极影响。
信号采集;莫尔信号;幅值采样;数字式细分;误差补偿
中国计量大学
硕士
仪器仪表工程
朱维斌;薛梓
2018
中文
TH712
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）