【摘 要】
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光栅莫尔信号的质量直接影响其细分效果。在实际的光栅测量系统中,由于加工工艺,机械安装等因素,产生的光栅莫尔信号中存在直流漂移,等幅性误差,相位误差以及正弦性误差成分。其中,正弦性误差由于被量化在频域范围内,相较于其他三项误差,补偿更为复杂。因此,开展光栅莫尔信号正弦性误差补偿技术研究对于提高光栅传感器的测量精度、分辨力具有重要意义。本文在量化分析光栅莫尔信号正弦性误差引入的细分误差情况的基础上,建
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光栅莫尔信号的质量直接影响其细分效果。在实际的光栅测量系统中,由于加工工艺,机械安装等因素,产生的光栅莫尔信号中存在直流漂移,等幅性误差,相位误差以及正弦性误差成分。其中,正弦性误差由于被量化在频域范围内,相较于其他三项误差,补偿更为复杂。因此,开展光栅莫尔信号正弦性误差补偿技术研究对于提高光栅传感器的测量精度、分辨力具有重要意义。本文在量化分析光栅莫尔信号正弦性误差引入的细分误差情况的基础上,建立误差补偿模型;改进基于粒子群算法（PSO）的光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法,并针对补偿方案中的各个关键环节进行分析,给出具体的实现方案;设计FPGA电路系统,并在此平台上实现补偿算法,最终实现在实际光栅测量系统中的应用。主要研究内容包括:1、建立光栅莫尔信号正弦性误差补偿模型:针对光栅莫尔信号正弦性误差建立数学模型,量化分析由正弦性误差引入的细分误差,提出基于角度补偿思路的正弦性误差补偿方案。2、完善基于PSO算法的正弦性误差补偿方法:针对传统波形建模过程中没有量化的指标问题,通过建立模型推导分析,创新性地提出一套具有量化指标的波形建模方法;针对PSO算法在应用过程中算法复杂的问题,通过实验确定惯性权重w以及粒子数N两个关键参数,在保证算法的有效性同时最大程度上降低算法的复杂程度。3、完成正弦性误差补偿算法电路设计:以FPGA为硬件电路平台,研制针对实际光栅莫尔信号的接收以及处理电路板。在FPGA平台上搭建PSO算法模块以及误差补偿模块,实现对光栅莫尔信号的正弦性误差补偿。本文针对光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法进行了研究,研究成果能明显提高光栅莫尔信号的细分精度,为高精度光栅测量系统的研究提供有力的技术支持。
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