光栅莫尔条纹信号细分方法设计与Simulink仿真

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1、2016年12月宇航计测技术Dec．，2016第36卷第6期JoumalofAstronautieMetrologyandMeasurementv01．36，No．6文章编号：1000—7202(2016)06—0029—06中图分类号：TP391．9文献标识码：A光栅莫尔条纹信号细分方法设计与Simulink仿真杨华晖1’2冯伟利3刘福2(1．军械工程学院，石家庄050003；2．军械技术研究所，石家庄050003；3．北京航天计量测试技术研究所，北京100076)摘要根据计量光栅莫尔条纹信号高精度细分的要求，提出了一种基于

2、ADc幅值采样和相位解算的光栅细分方法，并利用simulink搭建仿真模型，使两路正余弦信号通过正余切变换、幅值采样、固定相位步长细分等处理后输出为两路正交编码信号。仿真实验表明，该细分方法在输入理想信号情况下细分倍数主要与ADc采样精度有关，提高ADc采样位数可有效提高最大细分倍数。通过在两路时变sin／cos信号中添加幅值不等、相位不正交以及高次谐波分量等干扰噪声的仿真实验，验证了该方法的细分精度与信号质量有关。关键词仿真建模幅值采样相位解算莫尔条纹细分噪声干扰SubdiVisionDesignofGratingMoire

3、FringesandSimulationbySimulinkYANGHua—huil，2FENGWei．1i3LIUFu2(1．0rdnanceEngineeringcollege，S心i龀huang050003；2．0rdnanceTechnologicalResearchInstitute，S11ijiazhuang050()03；3．BeijingAerospaceInstituteforMetrologyaIldMeasurementTechnology，Beijingl蝴6)AbstractAccordingtoth

4、ehighprecisionsubdivisionrequirementsofmetrological铲atingMoir6fhnges，asubdivisionmethodofgratingbasedonADCamplitudesamplingandphaseresolutionwases—tablished．AndthesimulationmodelofthissubdivisionmethodwasestablishedtoconveItthesin&cosinesignalsjntotwoquadratureencod

5、ingsignalsafterpositivecotangenttransfomling，theamplitudesamplingphasedividinginfixedstepsizeandotherprocessingmethod．TheresultsofsimulationexperimentsshowthattheinterpolationofthismethodisrelatedtoaccuracyofADCwiththeidealsignalinputtingandthemaximalinterpolationca

6、nbeincreasedupto1000byimpmvingtheADCs踟plingdi舀t．ThesimulationexperimentalsoverifiedthatsubdivisionprecisionmainlydependsonthesignalqualitybyaddingnoiseinteIferenceincludingunequalamplitudeen．or，quadraturephaseshifte11_{0randhjgh-orderha瑚oniccomponentstothedynamicsin

7、&cosineidealsignals．KeywordsSimulationmodelingAmplitudesamplingPhaseresolutionSubdiVisionofmoire俪ngeNoiseinterference收稿日期：2016—05—24，修回日期：2016—11—15作者简介：杨华晖(1992一)，男，硕士研究生，主要研究方向：装备计量技术。宇航计测技术2016年1引言在精密仪器与测试领域，计量光栅以其稳定性好、抗干扰能力强等优点而得到广泛应用，并且随着精密检测技术对仪器分辨率以及测试速度要求的提高

8、，光栅莫尔条纹细分技术需要在高速追踪和纳米级测量方面有所突破‘1qJ。光栅测量技术在位移、角度计量方面的应用主要是以光栅迭合所形成的莫尔条纹信号为基础的，经光电元件转换，使输出转变为随透射光强周期变化的电信号‘4J。光栅细分可分为光学细分、机械细分和电子细分三种方法，当前基于