時柵傳感器高速動態(tài)測量解算方法研究.pdf

1、時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，時柵在靜態(tài)和低速條件下測量的應(yīng)用中，已經(jīng)實現(xiàn)了較好的精度和分辨率。但在高速動態(tài)測量中，對時柵傳感器的時間響應(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，導致動態(tài)誤差的產(chǎn)生和精度的下降。研究時柵高速動態(tài)測量中存在的問題，對進一步提高時柵的測量精度，推動其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。
　　本論文在國家自然科學基金項目“基于誤差轉(zhuǎn)換的時柵

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

3、br>　　其次，設(shè)計了實現(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和高速運算系統(tǒng)。
　　然后，設(shè)計了實現(xiàn)該模型的軟件，對采集到的時柵感應(yīng)信號數(shù)據(jù)進行分析和處理，準確快速地實現(xiàn)了時間差的測量，進而實現(xiàn)位移的動態(tài)精確測量。
　　最后，建立了實驗系統(tǒng)，對硬件和軟件進行了實驗調(diào)試，實驗表明硬件和軟件達到了設(shè)計要求，與時柵傳感器傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處