《财务会计综合模拟实训第二版 吴鑫奇 答案测控电路 第7章 信号细分与辨向电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《财务会计综合模拟实训第二版 吴鑫奇 答案测控电路 第7章 信号细分与辨向电路（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、信号细分与辨向电路,7.1 直传式细分电路 7.2 平衡补偿式细分,信号细分与辨向电路,为什么要细分？ 提高分辨力 信号细分电路又称插补器，是采用电路手段对周期性的增量码信号进行插值提高仪器分辨力的一种方法。细分的基本原理是：根据周期性测量信号的波形、幅值或者相位的变化规律，在一个周期内进行插补，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨力。 高分辨力是高精度的必要条件。,激光干涉仪,信号细分与辨向电路,光栅测量装置,W,指示光栅,主光栅,受工艺和造价等限制,信号细分与辨向电路,感应同步器,定尺,受工艺和允许电流限制,需要读出一个周期内的移动量:细分,信号细分与辨向电路,什么是辨向？ 辨向：辨别机构
2、的移动方向,由A前进至C与由A后退至B信号变化情况相同 由E前进与由D后退信号变化情况相同 难以根据单一信号辨向,A,B,C,D,E,信号细分与辨向电路,为了辨向常需要两路信号,信号细分与辨向电路,无法根据两路相位差0或180 的信号辨向， 相位差90 的两路信号最可靠。,信号细分与辨向电路,信号细分与辨向电路,7.1 直传式细分电路 7.2 平衡补偿式细分,7.1 直传式细分电路,直传式细分直接利用位移信号进行细分，称其为直传式是相对于跟踪式（平衡补偿式）而言的，也因为它可以由若干细分环节串联而成,系统总的灵敏度Ks为各个环节灵敏度Kj (j=1m)之积， 如果个别环节灵敏度Kj发生变化，它
3、势必引起系统总的 灵敏度的变化。,x,i,x,1,x,o,K,1,K,2,K,m,D,x,1,x,2,7.1.1 四细分辨向电路,细分：利用两路相位差90 的信号的4个跳变沿，利用单稳态触发电路在一个周期内输出4个脉冲。,单稳,辨向：如果A出现在B为负的半周期，则A滞后于B，正向运动；如果A出现在B为正的半周期，则A超前于B，反向运动。,7.1.1 四细分辨向电路,正向： A出现在B为负的半周期 B 出现在A为正的半周期 A出现在B为正的半周期 B 出现在A为负的半周期,反向： B 出现在A为负的半周期 A出现在B为正的半周期 B 出现在A为正的半周期 A出现在B为负的半周期,7.1.1 四细
4、分辨向电路,7.1.1 四细分辨向电路,7.1.1 四细分辨向电路,7.1.2 电阻链细分,为了实现更大的细分数，需要生成具有不同相位的多个信号。将正余弦信号施加在电阻链两端，在电阻链的节点上可得到相位各不同的电信号。这些信号经整形，脉冲形成后，就能在正余弦信号的一个周期内获得若干计数脉冲，实现细分。,a) 原理图 b)相量图,电阻链五倍频细分电路,36,o,108,o,18,o,162,o,90,o,54,o,72,o,144,o,126,o,56k,33k,18k,24k,18k,24k,56k,33k,24k,33k,56k,18k,33k,24k,18k,56k,12k,12k,1,2
5、,3,5,6,4,13,12,11,9,8,10,6,5,4,1,13,12,11,8,9,10,E,sin,t,E,cos,t,-,E,sin,t,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,-,+,+,N,=,1,=,1,=,1,=,1,=,1,2,3,=,1,=,1,=,1,UR,36,o,o,o,o,18,54,72,90,108,144,126,162,o,o,o,o,o,o,180,还需要解决辨向问题，采取形成以72为周期的两路方波信号的办法,7.1.2 电阻链细分,2019/5/2
6、2,通过一定逻辑组合，获得五倍频正余弦信号，送入四细分辨向电路，实现20 细分辨向,电阻链五倍频细分电路,7.1.2 电阻链细分,7.1.3 计算机量化细分,a） 电路原理图,辨向电路,可逆计数器,数字计算机,Acos,过零 比较器,/#,/#,显示电路,Asin,整周期计数,周期内细分,一周期内绝对码信号,1、4、5、8卦限,2、3、6、7卦限,7.1.3 计算机量化细分,1 2 3 4 5 6 7 8,第1卦限， x=k 第3卦限， x=50+k 第5卦限， x=100+k 第7卦限， x=150+k,200细分,为减少计算机运算时间，采用软件查表，细分速度比硬件慢，主要用于静态测量中。,
7、第2卦限， x=50-k 第4卦限， x=100-k 第6卦限， x=150-k 第8卦限， x=200-k,7.1.3 计算机量化细分,信号细分与辨向电路,7.1 直传式细分电路 7.2 平衡补偿式细分,xi为系统模拟输入量,可为长(角)度,也可为幅值,相位,频率等 xo为系统输出量,是数字代码,代码多是脉冲数 计数器具有积分作用 Ks为前馈环节的灵敏度 F为反馈环节的灵敏度,7.2 平衡补偿式细分,细分数为,基本原理,7.2.1 相位跟踪细分,原理,Uj Ud Uc DG1 DG2 Ux Fx,Uj Ud Uc DG1 DG2 Ux Fx,Uj位移信号 Ud为相位补偿信号 Uc是为辨向参考
8、信号 它是Ud的倍频信号,(1)根据j-d输出对应的脉宽信号Ux; (2)根据j与d的导前、滞后，确定滑 尺移动方向，输出Fx或Fx,问题：没有迟滞，会来回振荡,鉴相电路,7.2.1 相位跟踪细分,引入迟滞，只有j-d信号 延续一定时段才有输出,利用Uj 和Ud的延时信号 Uj 、Ud ，只有当Uj与Ud的相位差 超过一定时限才有脉宽信号Ux输出,鉴相电路,7.2.1 相位跟踪细分,相对相位基准和移相脉冲门,a) 时钟脉冲,b) 正常分频,c) 减脉冲,d) 使d延后,e) 加脉冲,f) 使d前移,加脉冲,7.2.1 相位跟踪细分,Ux=0: DF正常二分频,Ux=1: DF不工作，输出1,F
9、x=0: DG2关闭，减脉冲,Fx=1: DG2开启，脉冲数加倍,相对相位基准和移相脉冲门,7.2.1 相位跟踪细分,测量速度 由于在一个载波周期仅有一次比相，动态测量时（指在部件移动过程中就要读出它的位移），为使测量速度引起的误差不超过一个细分脉冲当量，就要求在一个载波周期内相位角的变化不超过一个细分脉冲当量，即 静态测量时（指移动部件停止运动后才读数），尽管在传感器位移时会发生超过一个脉冲当量的误差，但是，一旦传感器在测量位置停下，经过一段时间，就能读得合乎精度要求的测量数据。,7.2.1 相位跟踪细分,7.2.1 相位跟踪细分,测量速度,测量速度 传感器反向运动时，Ud 超前于Uj，相对
10、相位基准停止进脉冲，d-j多大，Ux脉宽就多宽，使相对相位基准少进相应的脉冲数，使Ud后延，直到达到d=j。故反向运动时系统有很强的跟踪能力。 正向运动:Ud滞后于Uj，相对相位基准在Ux=1期间以加倍的速度进脉冲，使Ud赶Uj，由于进脉冲速度加倍，使Ud提前跳变成低电平，这使Ux为低电平，停止增加脉冲，结果使相位差减小一半。 在Ux=1期间以加倍的速度进脉冲，只用一半的时间就提前翻转，一个周期内只能使 j-d减小至 /2。第二周期又产生，相位差扩大为(/2)+，经跟踪留下(/2+)/2；第三周期又产生，经跟踪留下+(/2+)/2；最终相位差扩大为,7.2.1 相位跟踪细分,7.2.2 幅值跟
11、踪细分,原理,e超出门槛电平就改变d，使减小， d跟踪j的变化感应同步器供电电压的变化靠函数变压器实现,1、原理,2、鉴幅器,偏差电压从零开始，一般不超过几十毫伏。偏差电压送入鉴幅器前需经电压放大、全波整流和滤波处理，然后与鉴幅器的门槛电压相比较。鉴幅器一般有两个门槛，称为粗、精门槛，设置两个门槛的目的是在保证细分分辨力的基础上提高测量速度。 测量开始时，允许较高的测量速度，速度大时产生的j-d大，感应电动势e也大，这时系统以大步距d跟踪，使d迅速赶上j。接近平衡位置时，e较小。当e小于粗门槛但大于精门槛，系统则以小步距d跟踪，直到d=j，系统平衡为止。,3、函数电压发生器,函数电压发生器一般
12、采用多抽头变压器，称作函数变压器，不同抽头有不同umsind或umcosd输出电压幅度。,前半周期,后半周期,3、函数电压发生器,为了实现n细分，变压器需要n个抽头。为减少抽头简化供电方式。采用变形正余弦激磁电压后后半周期，输出信号e变号，需要在辨向中注意。,为进一步减少抽头，180的相位角先按=18等分为10份，再把18按=1.8等分为10份，则可写出dAB。A、B为09的整数。可写出 因为B=(09)1.8=016.2，cosB=10.963。正余弦励磁电压同时增大不影响平衡位置，故可近似取,3、函数电压发生器,3、函数电压发生器,正余弦变压器,正切变压器,3、函数电压发生器,4、辨向电路
13、,前后节距利用切换计数器的正反溢出脉冲辨别,D2=Q1Wx,cost为最大时发出的采样脉冲,前节距， 后节距，,e经倒相整形后的信号,4、辨向电路,滑尺正向运动时，Fx=1；反向运动时，Fx=0,5、测量速度,动态测量时，传感器的移动速度取决于系统在一个载波周期内作几次补偿，以及补偿步距d的大小。若载波频率f=10kHz，每周期补偿一次， d相当一个脉冲当量0.01mm，则移动速度v=0.01mm10kHz=6m/min。若把d增大到10倍，则移动速度可增大到60m/min。这就是采用粗、精两个门槛的原因。当传感器移动速度不高时，误差信号低于粗门槛时，函数变压器以每步1.8 的速度补偿，传感器具有较高的分辨力。当移动速度较高时，误差信号将超过粗门槛，这时函数变压器则直接以每步18 的速度补偿，以保证不丢失整个节距。当然，作为代价，测量的分辨力也相应降低10倍。总之，本系统比相位跟踪系统允许更高的移动速度。,7.2.3 脉冲调宽型幅值跟踪细分,调宽脉冲波的波形分析,基波分量：,us1、uc1在定尺上感应的电动势,1、调宽脉冲波的波形分析,非对称波,对称波 n为偶数时: n为奇数数:,us=0,1、调宽脉冲波的波形分析,
