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高精度轴角编码器光电信号补偿方法的研究

作　者: 慕志国
导　师: 熊文卓
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械电子
关键词: 轴角编码器光电信号自动增益控制锁相环
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 336次
引　用: 6次
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内容摘要

随着科学技术的发展，特别是航天、航空技术中对目标的快速、精确跟踪、瞄准的需要，对光电轴角编码器的性能指标提出越来越高的要求，目前普遍采用电子学细分技术来提高光栅系统的精度，因此，对于高精度轴角编码器而言，细分误差对整体精度影响很大。本文介绍了编码器光电信号的形成及特点，电子学细分的方法，分析光电信号的参数对细分误差的影响，通过实验数据说明光电信号补偿对保证编码器测角精度的必要性。提出以自动增益控制和锁相倍频采样为核心技术的光电信号补偿方法，介绍了自动增益控制的原理，以数学模型的方式，详细阐述了锁相环的工作原理。并证明两路光电信号相位差软件修正的可行性，同时介绍系统的电路设计，包括微处理器(ADuC812)的性能，可变增益放大器(AD603)的增益参数设置，锁相倍频电路的组成以及电路设计中涉及到的问题，在系统的软件设计中给出系统的设计流程图，并且详细介绍了数据采集、反馈控制和数据处理等模块实现的主要功能，最后给出了实验结果。文中的创新之处在于： ● 在原始光电信号增益控制方面用可变增益放大器代替传统的电位器，实现了光电信号的自动补偿，提高了系统的可靠性、可维护性； ● 运用锁相倍频技术对两路光电信号整周期采样保证了相关法测量相位差的精度； ● 实现了影响光电信号质量的多种因素的全面补偿；这种补偿方法具有实时性好、精度高、抗干扰能力强等优点，保证了高精度光电轴角编码器在恶劣的环境和复杂的条件下精密测角的要求，为提高高精度光电轴角编码器的可靠性、可维护性、环境适应性提供了一种切实可行的方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-12
  1.1 前言  8-9
  1.2 光电编码器的历史与现状  9-10
  1.3 课题背景  10
  1.4 论文研究的主要内容  10-12
2 光电编码器的工作原理  12-20
  2.1 光电编码器组成和原理  12-13
  2.2 光电信号质量对输出精度的影响  13-20
    2.2.1 莫尔条纹的形成及特点  13-15
    2.2.2 电子学细分  15-20
3 光电信号补偿方法  20-39
  3.1 问题的由来  20-22
  3.2 光电信号补偿原理  22-39
    3.2.1 幅值补偿方法  24-28
    3.2.2 锁相倍频采集技术  28-36
      3.2.2.1 鉴相器  30-32
      3.2.2.2 压控振荡器  32-33
      3.2.2.3 环路滤波器  33-36
    3.2.3 相位补偿方法  36-38
    3.2.4 微处理器的选择  38-39
4 系统的软件设计  39-44
  4.1 软件设计流程  39-44
    4.1.1 数据采集模块  40-41
    4.1.2 反馈控制模块  41-42
    4.1.3 数据处理模块  42-43
    4.1.4 串口通讯模块  43-44
5 实验结果  44-47
  5.1 AD603性能测试图  44-46
  5.2 自动增益控制电路测试波形  46-47
6 结束语  47-48
参考文献  48-49
作者简介  49-50
已发表文章目录  50-51
致谢  51-52
附表1  52-53
附表2  53-55
附表3  55

高精度轴角编码器光电信号补偿方法的研究

内容摘要

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