基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统设计.pdf

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1、第28卷第9期传感技术学报Vo1．28No．92015年9月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSept．2015DesignoftheDisplacementMeasurementSystemforSine．WaveGratingBasedonTime—SpaceConversionMethodFANGuope1，ZHOULi，YINMing2,enhuaIJIANG。1，ZHOUWeing(1．CollegeofElectricalandJ咖rmationEngineering，Anh

2、uiUniversityofScienceandTechnology，HuainanAnhui232001，China；2．SchooloflnformationandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，XuzhouJiangsu221116，China)Abstract：Agratinghasbeenviewedasthehigh—precisionpositionmeasuringinstrument，however，itsresolut

3、ionislimitedbythespatialcharacterizationbasedonultraprecisetechnology．Therefore，themeasuringaccuracyneedtobeimprovedbytheelectronicssubdivisionurgently．Time—spaceconversionmethodhasbeenproposedinthispaper．Basedoncarriermodulationtheoryandthespatialequivalentconsta

4、nt，measuringdisplacementisconvenedtothemeasurementofinstantaneoussignalcycle．Firstly，themathematicalderivationfortime—spaceconversionmethodisconducted．Furthermore，theidentificationmethodforsine—wavegratingdisplacementanditsmovingdirectionisex—plored．Then，displacem

5、entmeasurementsystemforsine-wavegratingbasedontime—spaceconversionmethodises—tablishedunderDSPplatform．Finally，theerrorhasbeenanalyzedbasedonexperimentaldataandrastersignals，suchasresidualDClevel，amplitudeimbalanceandnon-orthogonalphase．Asforthesine—wavegratingwit

6、hagrat—ingpitchof8pm，experimentalresultsshowthattheaveragemeasuringerrorofthetime-spaceconversionmethodis±0．2581gm．meanwhile．thesubdivisionandthedirectiondiscriminationarecontained．Keywords：time—spaceconversionmethod；carriermodulation；gratingsignal；erroranalysisEE

7、ACC：1280；7220doi：10．39690．issn．1004-1699．2015．O9．017基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统设计范国鹏，周莉，殷明，李振华，蒋涛，周文庆(1．安徽理T大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001；2．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221116)摘要：光栅尺作为高精度位置测量仪器，其分辨率受制于超精密的空间刻划技术，测量精度急需通过电子学细分法来提高。为此，提出了“时空转换”的思想：借助于载波调制理论，引入了恒定的时空当量，将对空间位移的测量转换为对信号瞬时周期的

8、测量。首先，进行了时空转换法的数学推导，探究了正弦波光栅尺位移的测定和移动方向的判别方法；然后，在DSP开发平台下，搭建出基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统；最后，从实验数据以及光栅信号的残余直流电平、幅值不均衡、相位不正交等方面进行了误差分析。实验表明：栅距为8gm的正弦波光栅尺，在时空转换法下