基于SOPC的时栅位移传感器信号处理系统设计.pdf

《基于SOPC的时栅位移传感器信号处理系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第10期传感技术学报V0I．25No．102012年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．2012DesignofSignalProcessingSystemofTimeGratingDisplacementSensorBasedonSOPCZHENGFangyan，WANGBaozhu(EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTechnologyandEquipment，MinistryofEducation，ChongqingUniversityofTechnology，C

2、hongqing400050，China)Abstract：Inordertoimprovethedynamicstabilityandprocessingspeedofthetimegratingdisplacementsensors，asignalprocessingsystembasedonSOPCtechnologyisdesigned．ThefunctionofdateacquisitionandprocessingareintegratedintheFPGAchipinside，theNios1Itechnologyisadoptedfordateprocessin

3、g．Inaddition，thecustomin—structionsareaddedintosomecomplexmultiplicationanddivisiontoimprovethedataprocessingefficiency，andharmonicerrorcorrectiontechnologyisadoptedformeasurementerrorcorrection．Asaresult，themeasurementprecisionisimproved．Theexperimentresultsshowthatthemeasurementpeak—to-pea

4、kvalueisonly2．2fortherotationspeedof8revolutionperminute．Keywords：signalprocessing；dynamicmeasurement；SOPC；timegrating；angulardisplacement；sensorEEACC：6330doi：10．3969／j．iSSII．1004-1699．2012．010．020基于SOPC的时栅位移传感器信号处理系统设计水郑方燕，王宝珠(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆400054)摘要：为了提高时栅位移传感器的动态性以及测量精度，设计了一种

5、基于SOPC技术的时栅信号处理系统，将数据的采集和处理集成在一片FPGA内，采用NiosⅡ处理，并将复杂的乘除运算加入了自定义指令，提高了时栅传感器的数据处理效率，采用傅氏级数谐波修正技术来进行误差修正，大大提高了测量精度。实验表明，采用该系统后，时栅在每分钟8转情况下误差峰峰值为2．2”。关键词：信号处理；动态测量；SOPC；时栅；角位移；传感器中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1004-1699(2012)10-1429-04随着时栅位移传感器在数控机床及其它运动控处理目标随心所欲地为NioslI软核处理器设计构建制部件的应用，对时栅传感器的动态测量精度提出硬件

6、加速器及对应的RISC指令，处理速度大大提了越来越高的要求。目前时栅位移传感器的信号频高¨j。本文提出采用SOPC技术将信号采集、处理、率已由原来的400Hz增加到了40kHz，提高了100传输等在单片高性能FPGA上实现，以提高时栅位倍，因此对处理器的处理能力也提出了更高的要求。移传感器的动态性和实时性，达到高速测量的目的。传统的通用处理器(如DSP)大多采用CISC构架，1方案设计处理器中含有针对数字信号处理算法频繁地用到硬件乘法加速器对应的RISC指令，处理速度较低。由文献[2]可知，时栅在电路上通过检测动、定随着微电子技术和计算机技术的不断发展，Ahera测头两路信号正

7、向过零点时间差来实现对空间角位公司提出了一种高效灵活的解决方案一s0Pc技移的测量。目前动、定测头感应信号的频率为40术，它集成了硬核或软核CPU、DSP、锁相环(PLL)、kHz，对如此高频率信号进行处理，用传统的通用处存储器、I／O接口以及可编程逻辑，使设计者可根据理器难以实现。现给出一种基于SOPC技术的解决项目来源：国家自然科学基金项目(51175534)收稿日期：2012—06—1l修改日期：2012-09—04传感技术学报1430WWW．chinatransducers．corn