高精度角度的测试

了提 高 测 试 精 度 的设 计 过程 。 关 键 词 ： 弦 ； 分 正 细
０ 引 言
某 型产 品光 学系 统 在生 产 调 试 过程 中 ， 常使用 测 通
试转动 转 台来保证 产 品的数 据 精 度 ， 由于 产 品 的高精 度 数据要 求 ， 其对测 试转 台转 动角 度 的精 度要求 也 比较高 。
以下 是利用经 纬仪对 测量仪 标定 ， 果如表 ３表 ４ 结 、 ：
表３
经过 光栅 形成 的正 弦信号进 行细分 ， 传给单 片机 ， 单
片机计数 器进 行计 数 ， 进行 数据 整理 和计 算 ， 以将结 果 可
传 给上位 机或 者控 制数码 管进行 显示 。 轴角 编码器 在正 传 或 反转 时 ， 分 电路 都有 方 波信 细 号输 出 。为 了区分是 正 转 与反 转 ， 角编 码 器设 置 了端 轴
号 的 电压 值 由 Ａ变化 到 Ｂ 或者 由 Ｂ变化到 Ａ， 有一 个 ， 就
将均分 的每个点 都进行 电压 比较 ， 一个 正弦信 号将 得
方波信号输出， 具体见图 ２ 所示的电路 图：
到多路方波信号， 只是在相位上有些差异 ， 将这些方波信号 分别用六反门反相 ， 经过二级 管并联通过 电阻接地 ， 则得 到
要介 绍 一 种 以电压 比较 器 为核 心 ， 过 精 密 电压 源进 行 通 比较电压的调节 ， 结合单片机进行 采集处理 ， 显示或传 给上 位机 ， 达到测试 的目的。经过试验和使 用验证效果 理想 。
２ 正 弦信 号细 分原 理
正 弦信号 高于 Ａ电压 而低 于 Ｂ电压 时 ， 比较 器 Ｄ 和 Ｄ Ｉ ２ 输 出为低 电压 ， １ 出为 低 电平 ； Ｒ 输 当输 入 的正 弦信 号 高 于 Ｂ电压 时 ， 比较 器 Ｄ 输 出高 电平 ， ｌ 利用 二 级 管 的单 向 导通 性 ， １ 出 为 高 电平 。这 样 ， Ｒ输 当正 弦信 号 的 电压 发 生变 化时 ， 就可 以得 到 两个 方 波 信 号 。 电压 比较 器 利 用
Ｌ ３， Ｍ３９ Ａ电压 和 Ｂ电 压 是 可 以用 电 压 基 准 源 器 件 通 过 电位 器进行Leabharlann Baidu调节 。
将 正弦信 号按 角度进 行均 分 ， 图 １ 示 ： 如 所
以 １。 ５为例 ， １。 在 ５旁边的 Ａ和 Ｂ所对应 的电压值， 就是需 要 调节 的 比较 电压 ， 在设 计 的过程 中 ， 只要 正 弦信
在 图 ２中 ， 由三个 输入 点 ， Ａ电压 输入 Ｂ电压输 入 和
正弦信 号 的输 入 ， 另外还 有两 个 电压 比较 器 Ｄｌ Ｄ ， 和 ２ 当
输入 的正 弦信 号低 于 Ａ电压 时 ， 比较 器 Ｄ 输 出高 电平 ， ２
利用二 级管 的单 向 导通 性 ， 输 出 为 高 电平 ； Ｒｌ 当输 入 的
经 自准直 透镜 形成 平 行光 照 射 到 光栅 上 ， 投 射 到光 敏 再
元件 上转 换输 出光 电流信 号 ， 当光 线 由光 栅 的一个 测 量 刻线 移动 到相邻 的一个 测 量 刻 线 时 ， 敏 元 件转 换 输 出 光
一
个 正 弦信号 （ 或余 弦信 号 ） 。
随着 科学技 术 的高速 发展 ， 数字 化处理 也 日新月 异 ，
子 １ 和端子 ２在 正转 时端 子 １ 高 电平输 出 ， ， 为 反转 时端 子 ２为高 电平输 出 ， 分 电路 输入单 片机 时 ， 细 充分考 虑 这
圈 ２
利用硬 件 电路对 正 弦信 号按 等角 度 进行 细分 ， 一 个 正 把 弦信号 根据 需求 分成 成 多个 方 波 信 号输 出 ， 对 这 些 方 再 波信 号进行 测试 ， 可 以达 到提 高测试 精度 的需求 。 就
正 弦 电路 的细分在 其他 文献 中也 有过介 绍 。本 文 主
由于产品 数量原 因 以及在生 产调 试 中对转动 转 台的频 繁
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使用 ， 同时 也为 了提 高生 产 效 率 ， 证 生产 节 点 ， 产 线 保 生 上需要 保 障的转动 转 台 的数 量 也相 应 比较 多 。但 是 ， 如 果直接 购买 高精度 的转 动转 台费用 比较高 ， 降低生产成 对 本形成直接压 力。为此 ， 本文 研究介 绍 了一 种低 成本 的高
精度角度的测试方法 ， 在满 足高精度测试要求 的同时 ， 提高 了生产效率 ， 而没有增加生产成本 ， 于推广应用。 便
１ 高精 度角 度测试 原理 的分 析
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图 １
目前 ， 精度 角度 测 试设 备所 使 用 的光 电轴 角编 码 高 器 的种类 比较 多 ， 主要是 光栅 式 的 ， 其原 理是光 源 的光 线
鲜主观等： 高精 度 角 度 的 溅试
高 精 度 角 度 的 测 试
Ｈｉｈ Ｐ ｅｉｏ ｇｅｏ ｅｔ ｇ ｇ ｒｃｓ ｎＡｎ ｌ ｆ Ｔ ｓ ｎ ｉ ｉ
鲜 立 刚 刘 玉 成
（ 国空 空 导 弹 研究 院 ， 南 洛 阳 ４ １０ ） 中 河 ７０９
摘
要 ： 文 详 细 介 绍 了 正 弦信 号 细分 原 理 和 高 精 度 角度 的测 试 原 理 ， 过 对 正 弦 信 号 的 细 分 ， 合 商精 度 测试 需 求 ， 过 简 单 的 电压 调 节 电 路 完 成 本 通 结 通
《 计量ｓ潮试技术》０ ｏ年 第 ３ ２１ ７卷第 １ ２期
等倍数 的方波信号 ， 这样就实现了对正弦信号的细分 。
３ 高精 度角 度测试 原 理设计
表２
设 计 的原理 框 图如 图 ３ 示 ： 所 ｌ 筮呈Ｉ 垫 垂堇 —Ｉ 皇堕卜ｌ 望 ｌ 焦 ｊ ｓｌ
图 ３ 原 理 框 图