信號(hào)細(xì)分與辨向電路(已修改)
2025-05-28 05:14 本頁(yè)面
【正文】 1 第七章 信號(hào)細(xì)分與辨向電路 2 ? 信號(hào)細(xì)分電路概念： 概 述 信號(hào)細(xì)分電路又稱插補(bǔ)器 ， 是采用電路的手段對(duì)周期性的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行插值提高儀器分辨力 。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展 ， 細(xì)分電路可達(dá)到的分辨率越來(lái)越高 ， 同時(shí)成本卻在不斷降低 ， 電路細(xì)分已經(jīng)成為人們提高儀器分辨率的主要手段之一 。 3 概 述 信號(hào)具有周期性，信號(hào)每變化一個(gè)周期就對(duì)應(yīng)著空間上一個(gè)固定位移量。 細(xì)分電路在機(jī)械和電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用 ， 本章內(nèi)容主要針對(duì)測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的位移信號(hào) ， 如來(lái)自光柵 、 磁柵 、 激光干涉儀等的信號(hào)細(xì)分 。 這類信號(hào)的共同特點(diǎn)是： 4 ? 電路細(xì)分原因： 概 述 測(cè)量電路通常采用對(duì)信號(hào)周期進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的測(cè)量 ， 若單純對(duì)信號(hào)的周期進(jìn)行計(jì)數(shù) , 則儀器的分辨力就是一個(gè)信號(hào)周期所對(duì)應(yīng)的位移量 。 為了提高儀器的分辨力 ， 就需要使用細(xì)分電路 。 5 ? 細(xì)分的基本原理： 概 述 根據(jù)周期性 測(cè)量信號(hào)的波形 、 振幅或者相位的變化規(guī)律 ， 在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行插值 ， 從而獲得優(yōu)于一個(gè)信號(hào)周期的更高的分辨力 。 6 辨向的問(wèn)題： 概 述 由于位移傳感器一般允許在正、反兩個(gè)方向移動(dòng)，在進(jìn)行計(jì)數(shù)和細(xì)分電路的設(shè)計(jì)時(shí)往往要綜合考慮辨向的問(wèn)題。 7 ? 細(xì)分電路的分類： 概 述 按工作原理，可分為直傳式細(xì)分和平衡補(bǔ)償式細(xì)分。 按所處理的信號(hào) ， 可分為調(diào)制信號(hào)細(xì)分電路和非調(diào)制信號(hào)細(xì)分電路 。 8 ? 第一節(jié) 直傳式細(xì)分電路 ? 第二節(jié) 平衡補(bǔ)償式細(xì)分電路 概 述 9 xi x1 xo K1 K2 Km ?x1 x2 直傳式細(xì)分電路 直傳式細(xì)分電路由若干環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。 輸入量：來(lái)自位移傳感器的周期信號(hào)，以一對(duì)正、余弦信號(hào)或者相移為 900的兩路方波最為常見(jiàn)。 輸出量：有多種形式，有時(shí)為頻率更高的脈沖或模擬信號(hào)，有時(shí)為可供計(jì)算機(jī)直接讀取的數(shù)字信號(hào)。 中間環(huán)節(jié)完成從輸入到輸出的轉(zhuǎn)換 ， 常由波形變換電路 、比較器 、 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和邏輯電路等組成 。 各環(huán)節(jié)依次向末端傳遞信息 —— 直傳的意思 。 10 系統(tǒng)靈敏度： ?????mjjj xKxKx1siso Ksj —— xo對(duì) ?xj的靈敏度 , Ksj=Kj+1…Km 直傳式細(xì)分電路 ms KKKKK . ..321? 電路結(jié)構(gòu)屬于開(kāi)環(huán)系統(tǒng) ， 系統(tǒng)總的靈敏度 (也稱傳遞函數(shù) ) Ks為各個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度 Kj(j=1～ m)之積 。 如果個(gè)別環(huán)節(jié)靈敏度 Kj發(fā)生變化 ， 它勢(shì)必會(huì)引起系統(tǒng)總的靈敏度的變化 。 此外 ， 由于干擾等原因 ， 當(dāng)某一環(huán)節(jié)的輸入量有增量 時(shí) ， 都會(huì)引起輸出量 xo的變化 ， 此時(shí)： jx?11 直傳系統(tǒng)特點(diǎn)： 直傳式細(xì)分電路 直傳式系統(tǒng)信號(hào)單向傳遞 ， 故越在前面的環(huán)節(jié) ， 其輸入變動(dòng)量所引起的 xo的變動(dòng)量越大 。 因此要保持系統(tǒng)的精度必須穩(wěn)定各環(huán)節(jié)的靈敏度 ， 特別是減少靠近輸入端的環(huán)節(jié)的誤差 。 12 ? 缺點(diǎn)： 直傳系統(tǒng)抗干擾能力較差，其精度低于平衡補(bǔ)償系統(tǒng)。 ? 優(yōu)點(diǎn)： 直傳系統(tǒng)沒(méi)有反饋比較過(guò)程，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快，
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