【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種位移測量領(lǐng)域，尤其涉及一種時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
1、時柵位移傳感器是一種以時間測量空間的全新原理傳感器，近些年在市場上已得到批量的應(yīng)用，時柵的原理決定了其輸出是按時間等分的絕對式位移信號，無法直接輸出按位置等分的增量式信號，解決時柵位移傳感器增量式信號輸出問題，對擴展時柵傳感器的應(yīng)用具有較大的工程實踐意義。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，采用域變換的方式，將直線式位移信號轉(zhuǎn)換成時間域的方式，通過運用時間序列算法分析絕對式時柵采用數(shù)據(jù)序列的內(nèi)在相關(guān)性，建立自適應(yīng)遞推算法，時柵掃描周期內(nèi)將絕對式直線位移轉(zhuǎn)換成增量式脈沖信號，這種方法的計算復(fù)雜度高，會增加系統(tǒng)的計算負擔(dān)，尤其是在高速、高加速度的測量環(huán)境下，計算效率低且準確性較低。
3、因此，為解決上述技術(shù)問題，亟需提出一種新的技術(shù)手段。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，為提高時柵傳感器將絕對式信號轉(zhuǎn)化為增量式信號的準確性，本專利技術(shù)提出了一種時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)和方法。
2、本專利技術(shù)提供的一種時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，包括位移差測量模塊、頻率控制模塊、相位控制模塊和增量信號輸出模塊；
3、所述位移差測量模塊用于根據(jù)時柵傳感器輸出的絕對式位移信號計算周期t內(nèi)的位移差，并將所述位移差輸入至所述頻率控制模塊中；
4、所述頻率控制模塊用于基于所述位移差，通過設(shè)定測量量程內(nèi)的總脈沖數(shù)控制增量信號的輸出頻率，并將所述增量信號的輸出頻率輸入至所述相位控
5、所述相位控制模塊用于基于所述增量信號的輸出頻率，通過設(shè)定相位累加器的位寬控制步長，并根據(jù)所述步長進行相位累加，得到增量信號的相位，所述增量信號的相位輸入至所述增量信號輸出模塊中；
6、所述增量信號輸出模塊用于根據(jù)增量信號的輸出形式和所述增量信號的相位輸出增量信號。
7、進一步，所述位移差測量模塊包括寄存器和減法器；
8、所述寄存器用于按照周期t鎖存時柵傳感器輸出的絕對式位移信號，并將鎖存的絕對式位移信號輸入至所述減法器中；
9、所述減法器用于計算周期t內(nèi)的絕對式位移信號的位移差，并將所述位移差輸入至所述頻率控制模塊中。
10、進一步，所述頻率控制模塊包括乘法器ⅰ，所述乘法器ⅰ用于根據(jù)所述位移差、測量量程內(nèi)的總脈沖數(shù)、周期t和測量量程計算增量信號的輸出頻率，并將所述增量信號的輸出頻率輸入至所述相位控制模塊中；
11、所述增量信號的輸出頻率通過如下公式計算：
12、
13、其中，fo表示增量信號的輸出頻率，δx表示周期t內(nèi)的位移差，g表示測量量程，r表示測量量程內(nèi)的總脈沖數(shù)。
14、進一步，所述相位控制模塊包括乘法器ⅱ和相位累加器；
15、所述乘法器ⅱ用于根據(jù)所述增量信號的輸出頻率、系統(tǒng)輸入時鐘頻率和設(shè)定相位累加器的位寬計算步長；所述步長的計算公式如下：
16、
17、其中，k表示步長，fo表示增量信號的輸出頻率，fc表示系統(tǒng)輸入時鐘頻率，n表示相位累加器的位寬；
18、所述相位累加器用于根據(jù)步長k進行相位累加，得到增量信號的相位；并將所述增量信號的相位輸入至所述增量信號輸出模塊中。
19、進一步，所述增量信號為脈沖信號或者正弦型信號。
20、進一步，所述增量信號包括相位相差90度的增量信號a和增量信號b。
21、進一步，當(dāng)所述增量信號為脈沖信號時，所述增量信號輸出模塊為方波脈沖發(fā)生器；
22、所述方波發(fā)生器根據(jù)所述增量信號的相位進行高低電平的翻轉(zhuǎn)，獲得脈沖信號。
23、進一步，當(dāng)所述增量信號為正弦型信號時，所述增量信號輸出模塊包括幅值存儲器、d/a轉(zhuǎn)換器和濾波電路；
24、所述幅值存儲器用于根據(jù)所述增量信號的相位確定電壓離散值，并將所述電壓離散值輸入至所述d/a轉(zhuǎn)換器中；
25、所述d/a轉(zhuǎn)換器用于將所述電壓離散值轉(zhuǎn)換為模擬信號并輸入至所述濾波電路中；
26、所述濾波電路用于濾除所述模擬信號中的高頻雜波和不需要的諧波成分。
27、進一步，還包括零位輸出模塊，所述零位輸出模塊用于輸出脈寬為的脈沖，作為增量位移輸出的零位信號z。
28、相應(yīng)地，本專利技術(shù)還提供一種時柵傳感器的增量式位移輸出方法，包括以下步驟：
29、s1.按照采樣周期t對時柵傳感器輸出的絕對式位移信號進行等間隔采樣；
30、s2.根據(jù)絕對式角位移信號計算周期t內(nèi)的位移差；
31、s3.根據(jù)所述位移差確定增量信號的輸出頻率fo；
32、所述增量信號的輸出頻率fo通過如下公式確定：
33、
34、其中，fo表示增量信號的輸出頻率，δx表示周期t內(nèi)的位移差，g表示測量量程，r表示測量量程內(nèi)的總脈沖數(shù)；
35、s4.根據(jù)所述增量信號的輸出頻率fo確定步長k；
36、所述步長k通過如下公式計算：
37、
38、其中，fc表示系統(tǒng)輸入時鐘頻率，n表示相位累加器的位寬；
39、s5.根據(jù)所述步長k進行相位累加，得到增量信號的相位；
40、s6.根據(jù)增量信號的輸出形式和所述增量信號的相位輸出增量信號；
41、所述增量信號為脈沖信號或者正弦型信號，并且所述增量信號包括相位相差90度的增量信號a和增量信號b；
42、s7.重復(fù)步驟s1-s6，直至輸出整個測量量程范圍內(nèi)的增量信號。
43、本專利技術(shù)的有益效果：通過電路將絕對式信號轉(zhuǎn)化為增量式信號，可以減少計算的復(fù)雜程度，降低出錯的可能性，從而提高準確性；并且電路轉(zhuǎn)換的響應(yīng)速度更快，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的確定出增量式信號。
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1.一種時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：包括位移差測量模塊、頻率控制模塊、相位控制模塊和增量信號輸出模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述位移差測量模塊包括寄存器和減法器；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述頻率控制模塊包括乘法器Ⅰ，所述乘法器Ⅰ用于根據(jù)所述位移差、測量量程內(nèi)的總脈沖數(shù)、周期T和測量量程計算增量信號的輸出頻率，并將所述增量信號的輸出頻率輸入至所述相位控制模塊中；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述相位控制模塊包括乘法器Ⅱ和相位累加器；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述增量信號為脈沖信號或者正弦型信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述增量信號包括相位相差90度的增量信號A和增量信號B。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)所述增量信號為脈沖信號時，所述增量信號輸出模塊
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)所述增量信號為正弦型信號時，所述增量信號輸出模塊包括幅值存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器和濾波電路；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：還包括零位輸出模塊，所述零位輸出模塊用于輸出脈寬為的脈沖，作為增量位移輸出的零位信號Z。
10.一種時柵傳感器的增量信號輸出方法，其特征在于：包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：包括位移差測量模塊、頻率控制模塊、相位控制模塊和增量信號輸出模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述位移差測量模塊包括寄存器和減法器；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述頻率控制模塊包括乘法器ⅰ，所述乘法器ⅰ用于根據(jù)所述位移差、測量量程內(nèi)的總脈沖數(shù)、周期t和測量量程計算增量信號的輸出頻率，并將所述增量信號的輸出頻率輸入至所述相位控制模塊中；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述相位控制模塊包括乘法器ⅱ和相位累加器；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時柵傳感器的增量信號輸出系統(tǒng)，其特征在于：所述增量信號為脈沖信號或...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高忠華，張倩倩，楊鑫龍，
申請(專利權(quán))人：重慶理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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