航天级光电编码器的信号处理系统设计

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1、第１８卷第５期光学精密工程Ｖｏｌ．１８Ｎｏ．５２０１０年５月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ２０１０文章编号１００４９２４Ｘ（２０１０）０５１１８２０７航天级光电编码器的信号处理系统设计孙莹１，２，万秋华１，王树洁１，佘容红１，卢欣然１，梁立辉１，２（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）摘要：为了实现航天级光电编码器的小型化，减小航天设备的体积、重量并满足其冷备份要求，设计了具有双读数系统的航天级光电编码器信号处理系统。首先，介绍了双读数系统航天级光电编码器的精

2、码和粗码信号处理方法以及信号处理系统的小型化和可靠性设计；然后，从光电编码器误差产生的原因及空间分布特征出发，对双读数系统航天级光电编码器进行了精度分析；最后，采用比较法，以２３位高精度光电编码器作为角度基准，对该光电编码器进行了精度检测。实验结果表明：应用该信号处理系统的双读数系统光电编码器的分辨力为２０″，精度σ≤３０″。该系统已在工程项目中得到应用，实践表明系统的设计满足航天设备的技术要求。关键词：光电编码器；信号处理；精度分析；双读数系统中图分类号：ＴＰ２１２．１２文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１０１８０５．１１８２犇犲狊犻犵狀狅犳狊犻犵狀犪

3、犾狆狉狅犮犲狊狊狊狔狊狋犲犿犳狅狉狊狆犪犮犲犫狅狉狀犲狆犺狅狋狅犲犾犲犮狋狉犻犮犲狀犮狅犱犲狉１，２，ＷＡＮＱｉｕｈｕａ１，ＷＡＮＧＳｈｕｊｉｅ１，ＳＵＮＹｉｎｇ１，ＬＵＸｉｎｒａｎ１，ＬＩＡＮＧＬｉｈｕｉ１，２ＳＨＥＲｏｎｇｈｏｎｇ（１．犆犺犪狀犵犮犺狌狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗狆狋犻犮狊，犉犻狀犲犕犲犮犺犪狀犻犮狊犪狀犱犘犺狔狊犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３３，犆犺犻狀犪；２．犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００３９，犆犺犻狀

4、犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒｓ，ｍｉｎｉｓｈｔｈｅｓｉｚｅｓａｎｄｗｅｉｇｈｔｓｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｆｌｉｇｈｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｌｄｃｏｐｙｏｆｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｓ，ａｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒｗｉｔｈｄｕａｌｒ

5、ｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｃｏａｒｓｅａｎｄｐｒｅｃｉｓｅｃｏｄｅｓｉｇｎａｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒｗｉｔｈｄｕａｌｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒｗｉｔｈｄｕａｌｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓａｎ

6、ａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｕｓｉｎｇａ２３ｂｉｔｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒａｓｔｈｅａｎｇｌｅｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒｉｓｔｅｓｔｅｄｂａｓｅｄｏｎａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉ收稿日期：２００９０４２３；修订日期：２００９０５２５．基金项目：国家重大工程项目第５期孙莹，等：航天级光电编码器的信号处理系统设计

7、１１８３ｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒｗｉｔｈｄｕａｌｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅ２０″ａｎｄｌｅｓｓｔｈａｎ３０″，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｏｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｈａｓｓａｔｉｓｆｉｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｃｏｄｅｒ；ｓｉｇｎａ