CN110375788A - 一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及*** - Google Patents

一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及***，属于解调仪表计量领域。本发明将标准信号产生***中的主、从信号发生器进行同步连接；将主、从信号发生器的输出通道对应接给被校准对象的通道上；根据被校准对象输出信号要求，设定主信号发生器通道1和通道2的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位，设定从信号发生器通道3、通道4的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。根据所需变化的角度α或长度l，分别设定触发循环数。设定周期T。在主信号发生器每按下一次触发键则输出一个标准值，同时记录被校准对象解算值，计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差，实现四路正交差动信号解调仪校准。

Description

一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及***
技术领域
本发明涉及一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及***，属于解调仪表计量领域。
背景技术
在位移、角度测量中大量使用的光栅、编码器等器件，采用成像扫描原理或干涉扫描原理进行运动测量，输出4路电信号，他们彼此相位差90°电子角，采用信号解调仪表对其解调，得到位移或角度的测量结果。在这个测量结果中既有光栅、编码器的刻划、制造等误差，也有解调仪表的元器件、算法等误差。
发明内容
本发明公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及***要解决的技术问题是：实现对四路正交差动信号解调仪表校准。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，包括如下步骤：
步骤一：安装四路正交差动信号解调仪表校准***，并连接被校准仪表或板卡。
将标准信号产生***中的主信号发生器、从信号发生器进行同步连接；将主信号发生器、从信号发生器的输出通道对应接给被校准仪器的通道上。
步骤二：设定主信号发生器参数。
将主信号发生器的参考输出端接到从信号发生器的外部输入参考端，触发设为ON，***根据使用需要设定固定MHz Ref自动关闭，源设为internal(内部)。依据被校准仪表或板卡的信号要求，分别设定信号发生器两个通道的参数，设定通道1的参数：波形、周期、振幅、偏置参数、触发循环数，初始相位；设定通道2的波形、周期、振幅、偏置参数、触发循环数，设定通道2上述参数与通道1相同，通道1的相位设为0°，通道2的相位设为90°。其中循环数按照被校准仪表或板卡解调信号的个数和校准时设定的角度大小来确定。
作为优选，将主信号发生器的10MHz参考输出端接到从信号发生器的外部输入参考端，触发设为ON，设定10MHz Ref自动关闭，源设为internal(内部)。
步骤三：设定从信号发生器参数。
从信号发生器运行模式设为触发，信号源选用外部，***选择外部触发，同步参考时钟设为外部。分别设定通道3和通道4的波形、周期、振幅、偏置参数、触发循环数，设定上述参数与步骤二中的通道1相同，将通道3的相位设为180°，将通道4的相位设为270°。
步骤四：设定周期T。
周期T的设定根据被校准仪表或板卡响应的频率f设定，满足如下关系：
步骤五：确定触发循环数M。
当被校准仪表或板卡解算的圆光栅的线数为N/圈，则每度对应的光栅线数为N/360，需要转过角度为α度时，则触发循环数M按下式计算。
当被校准仪表或板卡解算的长光栅的线数为N/mm，则每米对应的光栅线数为1000N，需要运动长度l米时，则触发循环数M按下式计算。
M＝1000l·N
由于信号发生器仅给出整数波形，被校准仪表或板卡解算光栅一圈的刻线总数为N时，能够给出的角度测量分辨率η为：
其中：
P—信号周期，单位：〃
η—分辨率，单位：〃
N—光栅一圈(360°)的刻线总数。
同样，被校准仪表或板卡用于解算长度光栅时，当光栅的线数为N/mm，能够给出的长度测量分辨率Q为：
其中：
γ—信号周期，单位：μm
Q—分辨率，单位：μm
N—1mm长度上的刻线总数。
步骤六：根据被校准仪器输出信号要求，按照步骤二分别设定主信号发生器通道1和通道2的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。按照步骤三分别设定从信号发生器通道3和通道4的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。根据所须变化的角度α或长度l，按照步骤二、三分别设定触发循环数。按照步骤四设定周期T。按照步骤五确定触发循环数M。在主信号发生器每按下一次触发键则输出一个标准值，同时记录被校准对象解算值，计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差，即得到四路正交差动信号解调仪校准结果。
所述标准值为角度α或长度l。所述被校准仪表解算值为角度α′或长度l′。
步骤六中四路正交差动信号解调仪校准结果用下式表示：
ei＝α′i-αi
ei—第i个角度或长度时测量误差偏差，单位：〃(μm)；
α′i—被校准仪表解调得到的第i个角度或长度值，单位：〃(μm)；
αi—标准***给出的第i个标准角度或长度值，单位：〃(μm)；
角度或长度示值误差：
所述被校准对象包括被校准仪表或板卡。
所述信号发生器包括主信号发生器、从信号发生器。
本发明还公开用于实现所述一种四路正交差动信号解调仪表校准方法的四路正交差动信号解调仪表校准***，包括标准信号产生子***、两台双通道高精度信号发生器，被校准对象是被校仪器或板卡。标准信号产生子***用于产生标准四路正交差动信号，包括主信号发生器、从信号发生器。两台双通道高精度信号发生器，用于产生标准的四路差动信号。
将标准信号产生***中的主信号发生器、从信号发生器进行同步连接；将主信号发生器、从信号发生器的输出通道对应接给被校准对象的通道上；根据被校准对象输出信号要求，按照步骤二分别设定主信号发生器通道1和通道2的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。按照步骤三分别设定从信号发生器通道3和通道4的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。根据所须变化的角度α或长度l，按照步骤二、三、五确定触发循环数M。按照步骤四设定周期T。在主信号发生器每按下一次触发键则输出一个标准值，同时记录被校准对象解算值，计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差。
有益效果：
本发明公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法及***，将标准信号产生子***中的主信号发生器、从信号发生器进行同步连接；将主信号发生器、从信号发生器的输出通道对应接给被校准对象的通道上；根据被校准对象输出信号要求，按照步骤二分别设定主信号发生器通道1和通道2的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。按照步骤三分别设定从信号发生器通道3和通道4的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位。根据所须变化的角度α或长度l，按照步骤二、三分别设定触发循环数。按照步骤四设定周期T。按照步骤五确定触发循环数M。在主信号发生器每按下一次触发键则输出一个标准值，同时记录被校准对象解算值，计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差，即采用通用仪器实现对四路正交差动信号解调仪表校准。
附图说明
图1为本发明公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准***框图；
图2为本发明公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法流程图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
本实施例公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，被校准仪表为某型光电码盘检测仪，该仪表要求的输入信号为相差90°的4路光栅信号以2.5V为中心电平，峰-峰(p-p)值大于等于3V、小于等于4V，信号频率不大于540K，对应6480线/圈圆光栅的转速不大于30°/s。校准流程如图2所示。
本实施例公开的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，具体实现步骤如下：
步骤一：将标准信号产生***中的主信号发生器、从信号发生器进行同步连接；
步骤二：将主信号发生器、从信号发生器的输出通道对应接给光电码盘检测仪的通道上。按图1进行接线；
步骤三：设定主信号发生器参数。
将主信号发生器的后面板的10MHz参考输出端接到从信号发生器的外部输入参考端，触发设为ON，***设定10MHz Ref自动关闭，源设为internal。
设定主信号发生器通道1的参数：波形设为正弦信号、周期10ms、振幅1.75VP-P、偏置参数1.25V、触发循环数540，初始相位0°；
设定主信号发生器通道2的参数：波形设为正弦信号、周期10ms、振幅1.75VP-P、偏置参数1.25V、触发循环数540，初始相位90°；
其中周期T的设定根据被校准仪表或板卡响应的频率f设定，满足如下关系：
被校信号频率不大于540K，取周期10ms
光电码盘检测仪所测圆光栅的线数为6480/圈，则每度对应的光栅线数为6480/360°，需要转过角度为30°时，则触发循环数M按下式计算。
由于信号发生器仅给出整数波形，光电码盘检测仪解算光栅一圈的刻线总数为6480时，能够给出的角度测量分辨率η为：
步骤四：设定从信号发生器参数。
将从信号发生器运行模式设为触发，信号源选用外部，***选择外部出发，同步参考时钟设为外部。
设定主信号发生器通道3的参数：波形设为正弦信号、周期10ms、振幅1.75VP-P、偏置参数1.25V、触发循环数540，初始相位180°
设定主信号发生器通道4的参数：波形设为正弦信号、周期10ms、振幅1.75VP-P、偏置参数1.25V、触发循环数540，初始相位270°
步骤五：开始测量。
步骤六：记录并计算光电码盘检测仪校准结果，见表1，根据表1计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差，即得到四路正交差动信号解调仪校准结果。
表1光电码盘检测仪校准结果
如图2所示，本实施例还公开用于实现所述一种四路正交差动信号解调仪表校准方法的四路正交差动信号解调仪表校准***，包括标准信号产生子***、两台双通道高精度信号发生器，被校准对象是被校仪器或板卡。标准信号产生子***用于产生标准四路正交差动信号，包括主信号发生器、从信号发生器。两台双通道高精度信号发生器，用于产生标准的四路差动信号。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：安装四路正交差动信号解调仪表校准***，并连接被校准仪器；
将标准信号产生***中的主信号发生器、从信号发生器进行同步连接；将主信号发生器、从信号发生器的输出通道对应接给被校准仪器的通道上；
步骤二：设定主信号发生器参数；
将主信号发生器的输出参考端接到从信号发生器的外部输入参考端，触发设为ON，***根据使用需要设定固定MHz Ref自动关闭，源设为internal；依据被校准仪表或板卡的信号要求，分别设定信号发生器两个通道的参数，设定通道1的参数：波形、周期、振幅、偏置参数、触发循环数，初始相位；设定通道2的波形、周期、振幅、偏置参数、触发循环数，设定通道2上述参数与通道1相同，通道1的相位设为0°，通道2的相位设为90°；其中循环数按照被校准仪表或板卡解调信号的个数和校准时设定的角度大小来确定；
步骤三：设定从信号发生器参数；
从信号发生器运行模式设为触发，信号源选用外部，***选择外部触发，同步参考时钟设为外部；分别设定通道3和通道4的波形、周期、振幅、偏置参数、触发循环数，设定上述参数与步骤二中的通道1相同，将通道3的相位设为180°，将通道4的相位设为270°；
步骤四：设定周期T；
周期T的设定根据被校准仪表或板卡响应的频率f设定，满足如下关系：
步骤五：确定触发循环数M；
当被校准仪表或板卡解算的圆光栅的线数为N/圈，则每度对应的光栅线数为N/360，需要转过角度为α度时，则触发循环数M按下式计算；
当被校准仪表或板卡解算的长光栅的线数为N/mm，则每米对应的光栅线数为1000N，需要运动长度l米时，则触发循环数M按下式计算；
M＝1000l·N
由于信号发生器仅给出整数波形，被校准仪表或板卡解算光栅一圈的刻线总数为N时，能够给出的角度测量分辨率η为：
其中：
P—信号周期，单位：〃
η—分辨率，单位：〃
N—光栅一圈360°的刻线总数；
同样，被校准仪表或板卡用于解算长度光栅时，当光栅的线数为N/mm，能够给出的长度测量分辨率Q为：
其中：
γ—信号周期，单位：μm
Q—分辨率，单位：μm
N—1mm长度上的刻线总数；
步骤六：根据被校准仪器输出信号要求，按照步骤二分别设定主信号发生器通道1和通道2的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位；按照步骤三分别设定从信号发生器通道3和通道4的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位，根据所须变化的角度α或长度l，按照步骤二、三、五确定触发循环数M；按照步骤四设定周期T；在主信号发生器每按下一次触发键则输出一个标准值，同时记录被校准对象解算值，计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差，即得到四路正交差动信号解调仪校准结果；
所述标准值为角度α或长度l；所述被校准仪表解算值为角度α′或长度l′。
2.如权利要求1所述的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，其特征在于：步骤六中四路正交差动信号解调仪校准结果用下式表示：
ei＝α′i-αi
ei—第i个角度或长度时测量误差偏差，单位：〃(μm)；
α′i—被校准仪表解调得到的第i个角度或长度值，单位：〃(μm)；
αi—标准***给出的第i个标准角度或长度值，单位：〃(μm)；
角度或长度示值误差：
3.如权利要求2所述的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，其特征在于：步骤二将主信号发生器的10MHz参考输出端接到从信号发生器的外部输入参考端，触发设为ON，设定10MHz Ref自动关闭，源设为internal。
4.四路正交差动信号解调仪表校准***，用于实现如权利要求1、2或3所述的一种四路正交差动信号解调仪表校准方法，其特征在于：包括标准信号产生子***、两台双通道高精度信号发生器，被校准对象是被校仪器或板卡；标准信号产生子***用于产生标准四路正交差动信号，包括主信号发生器、从信号发生器；两台双通道高精度信号发生器，用于产生标准的四路差动信号；
将标准信号产生***中的主信号发生器、从信号发生器进行同步连接；将主信号发生器、从信号发生器的输出通道对应接给被校准对象的通道上；根据被校准对象输出信号要求，按照步骤二分别设定主信号发生器通道1和通道2的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位；按照步骤三分别设定从信号发生器通道3和通道4的波形、单个周期、幅值、偏置电压参数、初始相位；根据所需变化的角度α或长度l，按照步骤二、三、五确定触发循环数M；按照步骤四设定周期T；在主信号发生器上每按下一次触发键则输出一个标准值，同时记录被校准对象解算值，计算被校准对象解算值与标准值的差，得到被校对象的测量误差。
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