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基于DSP纳米光栅传感器的信号处理
资料介绍
光栅在纳米测量中因和其他仪器相比具有大量程、高精度和抗干扰能力强等特点而备受市场青睐。随着计算机、微电子和集成电路领域的高速发展，DSP(Digital Signal Processing)在数字信号处理尤其是实时处理方面日益成熟,而信号的处理能力在很大程度上决定了整个光栅检测系统的测量精度、测量速度和抗干扰能力等多方面指标,是光栅测量系统的核心。论文基于二次莫尔条纹信号原理实现大量程高精度纳米测量的光栅传感器,结合现代DSP信号处理技术,通过将莫尔条纹信号进行滤波、A/D转换、计数细分和辨向等处理,实现抗干扰性更强、精度更高的动态测量、自动测量和实时测量。并由此设计一套纳米级位移检测系统,并将其应用于位移数控系统,实现仪器的精密测量与控制。
论文设计了数字信号处理器DSP+单片机MCU的信号处理平台,DSP主要负责信号的滤波、A/D转换、细分辨向和计数等系统核心处理,MCU主要完成系统的数显和纳米光栅信号数据后处理,并相应开发出数字信号处理平台的硬件和软件构架,硬件方面包括电源和数显模块等,设计了适合光栅莫尔条纹信号的数字采样电路,结合微处理器构成信号采样系统实现数据的采集、A/D转换和双频计数(即在信号的上升沿和下降沿各计数一次);软件方面,采用了FIR数字滤波器对信号进行滤波整形并通过MATLAB仿真,采用基于微处理器的大小数结合细分并用相应算法实现莫尔条纹信号的八细分和辨向,设计了数显,A/D转换等子程序。
结合基于二次莫尔条纹信号原理的光栅纳米测量系统和“DSP+MCU”信号处理平台组成纳米级位移检测系统,并与控制台、进给机构和计算机连接构成位移数控系统,采用PID控制器对进给机构的运行进行控制,在进给机构的运行中,通过纳米级位移检测系统完成对待测对象移动距离的纳米精度动态测量。
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