基于光栅微位移检测电路系统的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 光栅检测概述
• 1.2 光栅检测技术发展研究现状
• 1.3 课题研究目的与意义
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 光栅位移传感器
• 2.1 光栅简介
• 2.2 光栅式传感器的特点
• 2.3 光栅式传感器的工作原理
• 2.4 光栅计量种类
• 2.5 莫尔条纹
• 2.5.1 莫尔条纹长度测量原理
• 2.5.2 莫尔条纹的重要性
• 2.5.3 莫尔条纹细分技术
• 2.5.4 莫尔条纹细分方法分类
• 2.6 莫尔条纹计数原理
• 2.7 本章小结
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 系统功能特点
• 3.2 硬件总体设计
• 3.3 电路原理图设计
• 3.3.1 FPGA芯片选择
• 3.3.2 FPGA最小系统电路
• 3.3.3 光栅信号输入电路
• 3.3.4 按键电路
• 3.3.5 显示及指示电路
• 3.3.6 电源电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 SOPC设计
• 4.1 总体设计
• 4.1.1 VHDL语言概述
• 4.1.2 FPGA设计流程
• 4.1.3 SOPC方案设计
• 4.2 SOPC模块电路设计
• 4.2.1 光栅信号辨向与细分电路
• 4.2.2 计数器电路
• 4.2.3 计数器符号确定电路
• 4.2.4 数据运算电路
• 4.2.5 数码管显示驱动电路
• 4.2.6 光信号参数转换电路
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统调试与误差分析
• 5.1 系统功能调试
• 5.2 误差分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 光栅微位移检测电路原理图
• 附录2 光栅微位移检测电路实体
• 附录3 主要程序代码
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参与科研项目