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光电编码器的原理及在导弹模拟器中的应用 光电编码器的原理及在导弹模拟器中的应用

格式:word 上传:2022-06-24 19:27:03

《光电编码器的原理及在导弹模拟器中的应用》修改意见稿

1、“.....位置编码的各有效编码位沿半径方向位于不同的编码码道上,随着码道半径的增加,每圈码道信号的周期成倍增加。并行读取码道的信号可获得唯的绝对角位置信息。绝对式编码器的码盘图案如图所示。绝对式码盘信号读取分为两种方式,如图所示码盘信号扫描原理示意图。分辨率高的码道等同于圆光栅,通常称为精码,精码道信号读取如前所述。分辨率低的码道通常称为粗码,扫描光栅为单线狭缝,粗码光电信号为与码道对应的高低信号。绝对式编码器精码信号与增量光栅信号相同。每个粗码信号与码道对应为梯形波,码道周期长梯形波周期也长。绝对式编码器通常包括完整的处理电路部分。最终数字信号输出绝对角度位置代码数据。图码盘信号扫描原理示意图二光电编码器在导弹模拟器中的应用在进行型导弹训练模拟系统研制时,需要采集三轴转台的姿态角速率信号,我们采用了增量型光电编码器作为角速率敏感元件......”

2、“.....实现了对三轴转台三通道正负路姿态角速率的测量。在设计过程中,为保证其测量精度及稳定性,采用了电流电压转换施密特整形换向及振动时的无计数误差数字滤波等抗干扰措施,以确保三轴转台的最大测角误差小于实装的测量误差。角速率测量电路角速率测量电路主要由光电编码器方向检测电路和计数电路等组成,三个轴的角速率的测量采用了三个的测量电路,其中俯仰通道姿态角速率测量电路如图所示。光电编码器的原理及在导弹模拟其中的运用图俯仰通道姿态角速率测量电路组成框图光电编码器系统选用了增量型光电编码器作为角速率输入信号的敏感测量装置。该编码器是可逆增量型有原点输出的编码器,只在旋转期间输出与旋转速度成比例的脉冲数,在静止状态下不输出,它通过内部的机械装置将旋转角度信号转换成与之成比例的光脉冲信号,然后将光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号......”

3、“.....其选型主要应考虑分辨率允许最大转速最高响应频率外形尺寸轴允许荷重和增量型绝对型等几个方面。分辨率的确定模拟转台的旋转轴旋转圈,则转台旋转角度为,系统对转台的要求精度不大于。系统分辨率可由光电编码器的精度计算公式得出光电编码器每圈输出脉冲数应大于。最高响应频率的确定般对模拟转台操作的最大转动速度为,为留出定的裕度,假定转台的最大转动速度为,则最高响应频率可由光电编码器的最高响应频率计算公式得,最高响应频率。综合各方面的因素,决定选用型光电编码器。其每圈输出个脉冲,最高响应频率为。方向检测电路方向检测电路由相位比较和隔离放大电路组成,是光电编码器的接口电路。该电路用于识别三轴转台的旋转方向,可以实现在旋转方向变化和换向前振动时的无计数误差,其中俯仰轴的方向检测电路原理如图所示,偏航轴和滚动轴的接口电路与之相同......”

4、“.....两组信号的相位差理想情况为,在相是高电平期间,利用相电平由或的状态变化来检测旋转方向。首先由编码器引出相和相两路信号,接着用施密特反相器和进行整形以消除干扰和噪声。整形后的信号经异或门进行比较,以大误差的。当三轴转台的旋转轴旋转圈时,三轴转台的旋转角度最大为,因此三轴转台的最大测角误差为,其平均测角误差为。满足测量误差不大于的设计要求。三光电编码器的发展进步提高光电轴角编码器的性能制造高精度高分辨率高频响的光电轴角编码器是提高其性能的三个主要方向。伴随航空航天技术的飞速发展,对光电轴角编码器精度的要求也越来越高。尤其是在些高科技的研究领域,其所提出的精度指标已经属于纳米级的范畴。因此,进步提高光电轴角编码器的精度将是各研制单位不断追求的目标。作为速度反馈回路中的检测元件,光电轴角编码器由于代替了笨重而昂贵的测速发电机,因此被越来越广泛地应用在自动控制领域中......”

5、“.....此外,为使光电轴角编码器能够测量高速运动装置的位移和速度,就必须开发研制具有高频率响应特征的光电轴角编码器。编码器的体积向小型化发展采用新的编码方式,缩小码盘尺寸,进而使编码器的体积小型化是未来光电轴角编码器的个发展趋势。国外已采用系列,伪随机码等码制开展了这方面的研制。我国在小型增量式编码器的开发上取得了定成果。绝对式编码器的小型化由于受到刻化精度等因素的限制,则发展缓慢。产品制造向系列化方向发展为适应批量生产,满足市场需求,光电轴角编码器的产品及其组成元件应本着低成本,高质量的原则逐渐向系列化标准化的方向发展。例如,在光电轴角编码器的电子学处理电路中,通常要完成细分校正译码显示等功能。如果把完成这些功能的各组成部分模块化,则可根据用户的不同需求,采取不同的模块组合,不仅大大减少了制造时间,还可以提高工作效率......”

6、“.....要求光电轴角编码器有良好的抗冲击耐高温耐腐蚀及防振动等能力,即不仅能工作在较理想的工作环境中,也能在恶劣的条件下正常运行。我们目前正在开发的金属码盘塑料码盘,就是应些特殊需求而研制的。传统中原工学院学报的玻璃码盘将逐渐被更结实,更可靠的新型码盘所代替。提高检测设备的精度目前国内大多采用比较法检定编码器的精度。在编码器精度要求与标准器精度相当或更高时,也有采用全组合法测量的,但由于其工作量庞大,仍不能作为种理想的高精度检测装置。因此提高检测设备精度,寻求更完善的检测方法,势在必行。结束语光电轴角编码器是种集光机电为体的数字测角装置。其形式多样用途广泛,并可工作于恶劣的环境中,因此是种比较理想的光电传感器。随着对其关键技术的改造和科学的迅猛发展,光电轴角编码器的研制将更趋完善,其产品也将在世界上占领更大的市场。参考文献陈伯时电力拖动自动控制系统第二版北京机械工业出版社,王果......”

7、“.....王辉,等综合测试训练模拟系统研制报告国防科技报告李谋主编位置检测与数显技术北京机械工业出版社,年张善钟等主编计量光栅技术北京机械工业出版社,年祝绍箕等编著光栅数字显示技术及其应用北京机械工业出版社,年光电编码器的原理及在导弹模拟器中的应用摘要光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是种集光机电为体的数字测角装置。由于它结构简单,分辨率高,精度高,因此已被广泛应用在精密角位置的测量数控及数显系统中。本文简要介绍了光电编码器的原理和结构,重点分析了它在导弹模拟器中的应用,并且对它的发展动态进行了展望。关键词光电编码器导弹模拟器绝对式增量式引言光电轴角编码器是常用的测量长度角度速度等物理量的传感器,其具有分辨率高测量精度高使用寿命长工作可靠性好测量范围广等优点,因此广泛地应用于雷达光电经纬仪自动测量遥控数控机床机器人和高精度闭环调速系统中......”

8、“.....因此光电轴角编码器通常按照光栅码盘图案的编码方式进行分类。目前常用的类型为增量式光电轴角编码器和绝对式光电轴角编码器。光电编码器的原理光栅就是在透明或不透明的平面基底上,刻划或照相密集的等间距的平行线条,由等距离的刻线构成的光学元件叫计量光栅。将两块栅距相同的光栅以不大的交角重叠时,可以看到明暗交替的莫尔条纹。这种莫尔条纹可以用粗光栅或细光栅来形成。栅距远大于波长的光栅叫粗光栅,栅距稍小于或接近波长的光栅叫做细光栅。图�所示为光栅莫尔条纹,主光栅的刻线与副光栅的刻线完全样,是等距的。安装时主光栅的刻线与副光栅的刻线有夹角图中的,这样在垂直方向上就产生黑白相间的莫尔条纹。莫尔条纹的取值如下式中莫尔条纹间距两光栅刻线间距二两光栅间相对倾斜角。图光栅莫尔条纹若副光栅沿刻线垂直方向移动,莫尔条纹就沿夹角的平分线的方向移动。当两块光栅沿垂直于刻线方向相对移动时......”

9、“.....每移动个栅距,莫尔条纹也跟着移动个条纹宽度。条纹移动方向则取决于光栅夹角的方向和光栅的移动方向。光电编码器的原理及在导弹模拟其中的运用增量式光电编码器原理增量式编码器的光栅码盘图案主要由循环码道和零位标记码道组成,零位标记码道也称作索引码道或参考点码道。循环码道由系列均匀交错的遮光和透光的光栅线条组成。零位标记码道由几个位置彼此分立的零位光栅图案组成,零位图案光栅与循环码道光栅的空间分辨率相同。带零位标记的增量式光栅盘图案如图所示。图增量式光栅盘图案码盘信号的读取都是采用光电扫描的原理。对测量基准的扫描是非接触的,因此没有磨损。光电扫描法可检测到非常精细的的栅线,扫描产生等同于栅线周期的输出正弦光电信号。两个相同栅距的光栅基准光栅和扫描光栅彼此相对运动。扫描光栅和基准光栅的基体是透明的,当平行光穿过个光栅时,在定距离处形成明暗区......”

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