基于电阻链移相的时栅高速测量方法研究.pdf

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1、2015年第34卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)5lDOI：10．13873／J．1000--9787(2015)09-0051-04基于电阻链移相的时栅高速测量方法研究索龙博，陈锡侯，苟李，张天恒，曹焕(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室。重庆400054)摘要：针对时栅位移传感器因频率响应慢影响测量速率的问题，提出了一种电阻链移相结合数据处理的方法。利用电阻链对时栅输出信号进行移相处理，采用

2、多路模拟选择器和整形输出电路对移相后的信号分时输出，运用可编程片上系统(SOPC)技术进行数据处理和误差补偿。实验结果表明：采用该方法采样频率由原来的400Hz提高到12．8kHz，大幅度提高了现阶段时栅位移传感器的频率响应，使传感器实现了高速实时测量。同时能够有效地降低了随机误差，对极内的误差峰一峰值由1．5”降低为0．8”，测量精度提高了近1倍。关键词：时栅；电阻链；多路模拟选择器；可编程片上系统中图分类号：TP206文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)09-0051-04Study0nm

3、ethodfortime-gratinghigh—speedmeasurement■1ll●n●·l●DaSecl0nphase-sinttln~OtresistanceCIIainssuoLong·bo，CHENXi—hou，GOULi，ZHANGTian—heng，CAOHuan(EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTechnologyandEquipment，MinistryofEducation，ChongqingKeyLaboratoryofTime

4、-GratingSensingandAdvancedTestingTechnology，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China)Abstract：Aimingattheproblemthatmeasuringrateoftime—gratingdisplacementsensorisaffectedduetoslowfrequencyresponse，，amethodcombiningdataprocessingandphase—shiftin

5、gofresistancechainsisproposed．Theoutputsignaloftime·gratingisphase--shiftingprocessedbyresistancechainsandtimeshareoutputbymuhiplexersandshapingoutputcircuit，andtheSOPCtechnologyisusedfordataprocessinganderrorcompensation．Experimentalresultsshowthattheorigin

6、alsamplingfrequencyof400Hzcanbeimprovedupto1．28kHz。whichcansubstantiallyincreasethefrequencyresponseofthetime—gratingdisplacementsensor，andhigh-speedreal—timemeasurementisachieved．Meanwhiletherandomerroriseffectivelyreduced，thepeak—peakvalueoferorisdecreased

7、from1．5to0．8”withinantipode．andthemeasurementprecisionisnearlydoubleimproved．Keywords：time—grating；resistorchain；muhiplexers；SOPC0引言率仅有2．5ms／次，难以实现高速测量。时栅位移传感器采用相对运动双坐标系，将静止坐标为了提高时栅传感器的频率响应，从而提高测量速率，系上的位置之差，转换成运动坐标系上的时间之差，从而实实现高速测量，使其在同等的时间间隔内采集更多的数据现“用时间测量空

8、间”，其具有高精度和高分辨力、低成进行平均处理以减小随机误差，从而提高传感器的测量精本、抗干扰能力强等诸多优点。近年来，时栅传感器在业界度，现提出电阻链移相的方法。电阻链移相是一种常用的表现出强大的竞争力，正在向产品化、产业化方向发展，已电子细分手段，一般用于光栅传感器以提高角度测量的精在精密数控转台控制系统、传动误差检测系统以及国防精度和分辨力。本文将其应用于时栅传感器的信号处理系统