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学位论文

软件闭环光栅式轴角传感器测角技术研究

杨艳艳

指导教师姓名: 杨晔研究员七 0 七研究所
申请学位级别: 硕士学科、专业名称: 控制科学与工程
论文提交日期: 11 20 年 11 月论文答辩日期: 011 年2 12 月
学位授予单位:河北工业大学

答辩委员会主席:
评阅人:

年月
Thesis Submitted to the Academic mittee,
Hebei University of Technology
for
The Master Degree of
Control Science and Engineering

AXIS ANGLE SENSOR OF GRATING MEASURING ANGLE BY
SOFTWARE CLOSED-LOOP’S CONTROLLING
by
Yang Yanyan

Supervisor: Researcher Yang Ye

December 2011
河北工业大学硕士学位论文
软件闭环光栅式轴角传感器测角技术研究

摘要

角度测量是测控技术的重要组成部分,光栅测量技术在近二三十年间,随着光栅刻制
技术、电子技术和光栅莫尔条纹细分技术以及计算机技术的不断进步,得到了急速的发展,
使用以计量光栅为核心的光栅传感器测量角度值越来越广泛的被应用在不同场合。而在测
角系统中,核心问题是如何将角度传感器的信号进行解调,即将轴角模拟信号转换为数字
信号并输出,目前常用的方法有:微处理器电磁轴角传感器数字转换,光电轴角传感器数
字转换,AD 公司生产的 AD2S8X 系列专用转换芯片。电磁轴角传感器存在着开发周期长、
精度不高等缺点,只能应用于一些对精度要求不太高的场合;而像 AD2S8X 系列芯片价格非
常昂贵,使其应用范围大大受到影响,为此本文提出了一种新的解调方法。
在本文中,光栅作为高精度测角元件,测量的角度信号通过传感器变换为电信号送入
硬件电路实现角度信号解调,但在通常的硬件电路中,像压控振荡器,可逆计数器,函数
发生器等芯片都非常昂贵、复杂且通用性差,本文以计量光栅为角度测量元件,将数字信
号送入 CPU 中,由 CPU 模拟硬件电路工作方式和流程,通过软件实现角度解算。由于软件
具有硬件线路不可比拟的灵活性和低成本,因此,这项技术较常规的硬件手段有更好的适
应性和使用价值。

关键词:轴角解调,C8051F041 单片机,AD2S82A 芯片,软件模拟

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软件闭环光栅式轴角传感器测角技术研究
AXIS ANGLE SENSOR OF GRATING MEASURING
ANGLE BY SOFTWARE CLOSED-LOOP’S
CONTROLLING

ABSTRACT

Angle measurement is an important part of the measure and control technology, In nearly
years, Along with the grating conduct technology、electronic technology and grating moire fringe
subdivision technology puter technology progress,Grating measuring technology have
developed rapidly. Use to grating as the core of the core of the grating sensor measuring,Angle
value more and more widely applied in different the Angle measuring system,The
core problem is how to signal demodulation of Angle sensor,Will the axis Angle signals into
digital simulation signal and output. monly used methods: ic shaft Angle