正切法莫尔条纹信号幅值分割细分的误差分析.doc

正切法莫尔条纹信号幅值分割细分的误差分析正切法莫尔条纹信号幅值分割细分的误差分析正切法莫尔条纹信号幅值分割细分的误差分析唐小琦刘世峰王平江唐玉枝罗春槐(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心,武汉430074),二次谐波噪声及幅值不等,相位不正交误差时,,分别计算其相位改变最大值,以此确定对细分精度影响最大的噪声及误差种类,便于在实际应用中有针对性的对信号进行降噪处理,,精确仿真非理想信号对细分的影响,;正切法;莫尔条纹;降噪处理;幅值分割0引言莫尔条纹信号的幅度分割细分是通过用与相位有关的幅值信号去和参考电压信号相比较,以此确定细分位移,并发出细分脉冲…:U1=Asin0,2=AcosO,直接对正弦信号进行幅度分割在不同相位灵敏度不同,特别是当电压幅值接近峰值时,光栅尺需要移动一个较大的位移才产生一个微小的电压变化,,使得}=ltanl,当lll?l2lllanl,当llll2l叫ll【=Icot01,当l>l“--[0,2]内波形图函数叫将一个周期的信号分为八个区间,每个区间函数为对应的正余切曲线,各区间线性度良好.?8?理想情况下,八个区间为等分区间,各占兀/4,如图1所示,构造函数叫实际上已经对正弦信号进行了八细分;继续对每个区间信号进行幅值分割,,通过对信号进行采样,查表及区间判断,确定出小于八细分的值,,光栅尺输出原始信号,”2含有各种噪声及误差,如含直流分量,高次谐波噪声及幅值不等,相位不正交误差,,使用matlab在原始信号中加入上述各种噪声及误差,精确仿真其对细分的影响,,响应快等特点,适用于要求高速动态细分,,然而目前讨论其细分误差的研究比较少;基于此,本文研究原始莫尔条纹信号中可能存在的各种噪声及误差对细分的影响程度,并准确地计算出细分误差的范围,以便在实际应用中有针对性的对信号进行降噪处理,,2的相位发生改变,使得进量堇Z:通过构造函数W计算得到的八个区间发生偏移,即每一区间宽度不再是/4,有的区间变宽有的区间变窄,;但由于在一个正弦周期中区问总宽度不变,,,W为理想情况下区间[0,7r/4]内正切曲线,[0,7r/4]区间内,W相对于W的相位偏移程度不等,在曲线中间时为?,在右顶点时为?,且max(A~)<A0,容易得出在[0,不/4],,在一个周期内函数训的极值点(即曲线W各顶点)为函数lUl,lU2l的零点及交点,,通过求函数lUl,lUl零点及交点的方式,来求得函数训的各顶点相位偏移误差A0,,余弦信号中含有直流电平噪声时,信号可写成:“=U10+Asin0U=U20+AcosO其中,”,”,2为含有噪声或误差的信号;U10,U2o为信号中的直流分量;:过量夔!:f=UAcosO’当l?,lI”,2I—I20+Il=UAsin0>【II—I10+I/.接下来求出函数W的各关键点相移:1)求”过零点的相移A011:令U1n+Asin0=0,得=一arn,50...=一2)求U过零点的相移AO12:令U20+AeosO=0,得012-----os(一g2o)Lx012=012一罟…oos(一))求lMI,IM,2l交点的相移A013:令lU10+Asin0l=lU20+