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小角度角位移传感器的设计与研究
资料介绍
角度是仪器仪表、电子产品和制造业中的重要几何参数之一，它的准确度直接影响着产品的质量和寿命。角度测量的方法有很多种，而基于线阵CCD（电荷耦合器件）的非接触式角度检测方法与传统的机械式、电磁式、光学式测量方法相比有很大的优越性，是目前角度检测研究的重要方向之一。本文致力于用线阵CCD作为测量元件，结合光、机、电等技术成果，研制出一种非接触式、高精度、高抗干扰能力、高可靠性、无绝对零位、价格便宜的小角度角位移传感器。
本文首先对线阵CCD的工作原理进行研究，然后根据测量系统的需要选择东芝公司的TCD1501D做为测量元件；在详细介绍的测量模型的测量原理后，建立了测量系统的数学模型，优化了初始位置参数，按照优化后初始位置参数，设计测量装置；运用VHDL硬件描述语言，结合复杂可编程逻辑器件(CPLD)，在MAX+plusⅡ开发平台上完成对CCD驱动时序电路的设计；运用模拟和数字电路技术对CCD视频输出信号进行捕捉、前置放大、差动放大、低通滤波、二值化等处理，同时论证了对二值化后的视频信号采取边沿检测方法更合理、更准确，接下来用设计的单片机系统对二值化后的视频信号计数；用VB自带的MSComm控件设计了与上位机的通信接口以及通信协议，实现与单片机之间的通信，将光点位置信息送入微机中进行运算、处理、显示以及保存；最后通过试验发现装置存在着很大的测量误差，分析了几个主要的误差产生原因，建立了误差补偿模型，修正了测量系统的数学模型，减小了测量误差，并使其测量平均误差小于0.03°。
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