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文檔簡介
1、以莫爾條紋原理的光柵高精度測量技術,已在精密測量儀器、坐標測量機、高精度精密加工、高精度定位平臺等領域得到廣泛的應用。莫爾信號的細分技術作為光柵應用的重要技術支撐,一直以來都是光柵測量的重要研究內容。
目前主要的細分方法包括直接四細分法、電阻鏈細分法、鎖相倍頻細分法、載波調制細分法、幅值分割細分法等。對于各種方法國內外學者都有著廣泛、深入的研究,但就研究水平和工業(yè)化程度而言,國外研究狀況要遠遠領先于國內水平,光柵產品市場份額的
2、絕大部分被德、美、日等國家所占據(jù)。
在綜合分析光柵莫爾信號細分技術的研究現(xiàn)狀的基礎上,本論文提出基于幅值采樣的莫爾信號數(shù)字化細分技術的研究,其主要研究內容有:
?。?)針對數(shù)字化的莫爾信號幅值分割細分原理進行闡述,從基本方法的函數(shù)構造原理入手,分別就幅值細分線性函數(shù)構造分類、細分區(qū)間劃分方法、粗細分和精細分原理和操作方法以及CORDIC反正切函數(shù)角度解算原理等內容進行論述,系統(tǒng)證明數(shù)字化幅值分割細分方法的可行性和便利性
3、。
?。?)在介紹FPGA設計架構和開發(fā)流程的基礎上,針對光柵莫爾信號細分功能的要求進行基于FPGA芯片的邏輯開發(fā),搭建光柵信號細分功能電路,并針對電路系統(tǒng)參數(shù)與細分效果之間的關聯(lián)性進行分析和研究,選擇優(yōu)化參數(shù)實現(xiàn)截止頻率不低于40KHz的莫爾信號1024倍的細分功能。
(3)在對CORDIC算法的總量化誤差(Overall Quantization Error,OQE)進行理論分析的基礎上,根據(jù)CORDIC算法的基本
4、原理進行仿真和電路實驗,以證明OQE計算式對CORDIC算法在光柵數(shù)字細分角度運算中的誤差表征的有效性,并對影響OQE的關鍵參數(shù)以及誤差分量進行量化分析。
(4)對光柵莫爾信號的正交性、等幅性、正弦性、直流電平漂移與細分精度之間的關系進行分析,構建莫爾信號性能與細分倍數(shù)之間的關系模型。根據(jù)正交性與細分倍數(shù)的關系模型,提出莫爾信號的正交性誤差的補償方案并在基于FPGA的數(shù)字細分電路平臺上加以實現(xiàn),通過實驗證明誤差補償方案的有效性
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