基于光栅微位移检测电路系统的研究

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1、中文摘要中文摘要光栅尺是现代精密测量领域中广泛应用的一种位移传感器，尤其是在直线位移和角位移的测量中发挥着重要作用。光栅尺是基于莫尔条纹原理，其测量精度正比于栅格密度，受光栅刻划工艺与光电转换器件体积等影响，光栅尺的分辨率很难有大幅度的提升，所以采用细分技术是提高光栅尺测量精度的最佳途径。本文在收集和分析近年来国内外光栅位移检测设备和FPGA发展现状的研究报告、学术论文等专业资料的基础上，对基于FPGA光栅位移检测细分系统进行深入探讨和研究。设计实现基于FPGA的新型辨向，细分检测电路，在此基础上实现光栅信号的八倍频检测细分：设计实现光栅信号检测的专用集成芯片。关键字：光栅传感器；莫尔条纹；

2、辨向和细分；FPGAAbstractThegratingruleriswidelyusedinthemodemprecisionmeasurementfield，especiallyinthemeasurementoflinearityfieldandanglefield，whichhasplayedaveryimportantrole．GratingsensorisbasedonMolestrip，Limitedbythescratchingtechnologyandvolumeofopticalandelectricswitchingequipments，themeasuringprec

3、isionisnothavealargeimprovement．Sousingsubdividestogetaprecisionmeasurementidagoodchoice．OnthebasisofmanycollectionandanalysisofreportsandarticlesrelatedtogratingdisplacementdetectionequipmentandFPGA-related，theFPGAanddetectionsubdividessystemofgratingdisplacementbasedonFPGAaledeeplydiscussed．Desig

4、nednewstyledirectionrecognizingandsubdivisionanddetectedcircuitbasedonFPGA，andachievedeighttimesfrequencydetection．Andachievedapplication-specificintegratedcircuitchipofgratingsignaldetection．Keyword：Gratingsensor，Moir6fringe，Directionrecognizingandsubdivision，FPGA—II．黑龙江大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本

5、人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨蕴堑太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。学位论文作者签名：船氏签字日期：物年咖心日学位论文版权使用授权书本人完全了解墨蕉堑太堂有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权墨蕉堑太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。学位论文作者签名：韶足⋯⋯别中签字日期：2矽年汐莎月既目签字日期：舻形

6、月∥妒学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：阳毛6Q缸<怕邮编：第1章绪论1．1光栅检测概述自上世纪七十年代以来，各国科研机构开始致力于发展精密位置检测，研究开发新一代检测元件和计量技术。精密位置检测技术同样是我国重点发展和推广的新型技术，多年来在航空航天及船舶工业、生物医学与健康工程、化学传感、地震力学研究、微电子加工以及精密机械仪器等领域均得到广泛应用。位置检测主要是指长度和角度的测量技术，随着近代科学技术的发展尤其是电子技术的迅速崛起，对测量提出高精度、大量程、动态化和数字化等新要求。光栅测量是位置检测的一种，是利用光栅作为位移传感器，通过对莫尔条纹计数，来实现位置检测的技

7、术u】。目前已经获得公认并且被广泛应用的位置检测技术主要有计量光栅、感应同步器、磁栅、容栅、球栅、光纤光栅和激光等，其中感应同步器、计量光栅、磁栅、容栅、球栅、光纤光栅统称为栅式测量系纠21，这些测量方式都是采用将一个栅距周期内的距离绝对式测量和周期外的增量式测量结合起来，测量单位不是像激光那样的使用光波波长，而是使用国际标准的米制(或英尺制)标尺。它们具有各自特有的优势，相互补充，在竞争中都得到发展。随着光