時(shí)柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究.pdf

1、時(shí)柵位移傳感器是一種擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全新位移傳感器。目前，時(shí)柵在靜態(tài)和低速條件下測量的應(yīng)用中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較好的精度和分辨率。但在高速動態(tài)測量中，對時(shí)柵傳感器的時(shí)間響應(yīng)特性提出了新的要求，存在例如采樣波形規(guī)律不明顯、波形出現(xiàn)尖端脈沖等現(xiàn)象，導(dǎo)致動態(tài)誤差的產(chǎn)生和精度的下降。研究時(shí)柵高速動態(tài)測量中存在的問題，對進(jìn)一步提高時(shí)柵的測量精度，推動其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于誤差轉(zhuǎn)換的時(shí)柵

2、角位移傳感器自標(biāo)定和自校準(zhǔn)方法研究”的資助下，針對上述問題，開展了時(shí)柵位移傳感器在動態(tài)測量條件下實(shí)現(xiàn)高精度高分辨率測量的研究。
　　首先，對提高傳感器動態(tài)性能的三種方法進(jìn)行深入分析，結(jié)合時(shí)柵傳感器的工作原理，在測量機(jī)理方面增加動測頭的數(shù)量，硬件方面利用時(shí)鐘倍頻和時(shí)鐘分相技術(shù)提高時(shí)間測量分辨率，軟件方面將細(xì)分插補(bǔ)算法應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理，以提高時(shí)柵傳感器的動態(tài)測量性能。重點(diǎn)研究采用軟件方法來提高傳感器的動態(tài)性能。構(gòu)建了細(xì)分插補(bǔ)算法模型。<

3、br>　　其次，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)該模型的硬件電路，該電路以FPGA為核心，主要包括A/D采樣模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、放大濾波、顯示和USB通訊模塊等。構(gòu)建了高分辨率A/D和高速運(yùn)算系統(tǒng)。
　　然后，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)該模型的軟件，對采集到的時(shí)柵感應(yīng)信號數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)了時(shí)間差的測量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)位移的動態(tài)精確測量。
　　最后，建立了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對硬件和軟件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)表明硬件和軟件達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，與時(shí)柵傳感器傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處