本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的光柵信號細(xì)分技術(shù)的研究

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【摘要】：以光柵信號為技術(shù)基礎(chǔ)的角度或位置傳感器,廣泛應(yīng)用于精密測量領(lǐng)域。由于受當(dāng)前制造工藝等因素的限制,如果將光柵信號不做處理而直接進行測量將難以達(dá)到高精度測量的要求。所以針對光柵信號的特點,研究相應(yīng)的細(xì)分技術(shù)方法,如四細(xì)分辨向、電阻鏈移相細(xì)分、鎖相倍頻細(xì)分、載波調(diào)制細(xì)分及幅值采樣細(xì)分等,是目前的一個研究熱點。本文采用幅值采樣細(xì)分方法,進行高倍細(xì)分技術(shù)的研究。首先,用數(shù)字示波器采集了幾組工作中的實際光柵讀數(shù)頭的輸出信號。利用MATLAB分析讀數(shù)頭輸出的兩路原始信號和經(jīng)過濾波且去除直流分量的信號特點,根據(jù)處理之后的信號波形,構(gòu)造細(xì)分算法,同時驗證了該細(xì)分算法實現(xiàn)1024細(xì)分的可行性,也驗證了硬件實現(xiàn)細(xì)分算法的可行性。通過數(shù)學(xué)推導(dǎo),分析了信號在直流電平、幅值不等、相位不正交等方面的誤差,并用MATLAB軟件繪制這些因素對構(gòu)造函數(shù)的影響曲線。在此研究基礎(chǔ)上提出了FPGA實現(xiàn)光柵信號高倍細(xì)分的具體方案。其次,設(shè)計了基于FPGA的光柵信號細(xì)分硬件電路,詳細(xì)分析了硬件電路中模擬電路的模塊和數(shù)字邏輯電路的模塊。細(xì)分電路采取粗細(xì)分與精細(xì)分同時工作的并行電路處理結(jié)構(gòu),有助于提高細(xì)分響應(yīng)速率和細(xì)分精度。粗細(xì)分電路主要對信號的每個周期進行8細(xì)分,精細(xì)分電路主要是對每八分之一周期的信號逐步進行128細(xì)分,從而實現(xiàn)了光柵信號的1024細(xì)分。制作了幾塊電路板并進行了測試和簡短的分析,結(jié)果表明本文所提出的基于FPGA的細(xì)分電路確實能夠?qū)崪y的光柵信號進行1024細(xì)分。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74

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本文編號：1278037