Волоконно-оптические цифровые преобразователи угла с упреждающей коррекцией инструментальных погрешностей

• Автор: Юдин, Артём Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Обзор принципов построения и методов коррекции метрологических

характеристик оптоэлектронных цифровых преобразователей угла

1.1 Общая классификация и сравнительный анализ принципов

построения ОЦПУ

1.2 Принципы конструктивной интеграции кодовых элементов с

волоконно-оптическим интерфейсом

1.2.1 ВОЦПУ на основе зеркально- отражательных систем считывания

1.2.2 ВОЦПУ на основе систем считывания, работающих в проходящем

свете
1.3 Методы коррекции инструментальных погрешностей ВОЦПУ
1.3.1 Коррекция погрешностей, вызванных нестабильностью излучателя и
внешними воздействиями на ВОЛС
1.3.2 Коррекция погрешности нелинейности аналоговых сигналов в
ВОЦПУ методом функиональной фильтрации
1.3.3 Коррекция инструментальной погрешности методом
вспомогательных измерений
1.3.4 Коррекция дополнительных погрешностей ВОЦПУ с
использованием тестового метода измерений
1.3.5 Кодирующие и корректирующие устройства на основе узкопосных
интерференционных светофильтров
1.4 Выводы по главе
2 Принципы построения и алгоритмы функционирования ВОЦПУ с
упреждающей коррекцией показаний
2.1 Принципы построения и алгоритмы функционирования ВОЦПУ с
коррекцией погрешности от неравномерности ввода излучения в ВОЛС
2.1.1 Общая постановка задачи исследований
2.1.2 Анализ погрешности от неравномерности ввода излучения в ВОЛС

2.1.3 Конструкция и алгоритмы работы ВОЦПУ с коррекцией
погрешности неравномерности ввода излучения
2.2 ВОЦПУ с упреждающей коррекцией порогов срабатывания
компараторов
2.2.1 Принцип построения и алгоритм функционирования ВОЦПУ с
упреждающей коррекцией порогов срабатывания компараторов
2.2.2 Определение номеров изменяющихся разрядов в коде Грэя при
смещении чувствительного элемента
2.2.3 Определение значений управляющих кодов ЦАП
2.3 Комбинированная коррекция инструментальных погрешностей
ВОЦПУ и оценка структурно-динамических требований к ЭМ ВОЦПУ
2.4 Определение общего быстродействия алгоритма автокоррекции
ВОЦПУ и требований к разрядности ЦАП и АЦП
2.4.1 Определение общего быстродействия алгоритма автокоррекции
ВОЦПУ
2.4.2 Определение требований к разрядности ЦАП
2.5 Выводы по главе
3 Математическое моделирование ВОЦПУ с упреждающей
коррекцией
3.1 Постановка задачи исследований
3.2 Анализ пространственного взаимодействия оптических шкал с
использованием формализма ЛВПР
3.2.1 Преобразование Радона при анализе изображений
3.2.2 Получение функции модуляции излучения с использованием
формализма ЛВПР
3.3 Получение функции модуляции излучения на основе формализма
ЛВПР с учётом инструментальных погрешностей
3.3.1 Определение области СЭ
3.3.2 Определение области кодового элемента КЭ

3.3.3 Вычисление функции модуляции излучения с учётом комплекса
инструментальных погрешностей
3.4 Ортогональное дискретное представление оптических шкал для получения функции модуляции с использованием преобразования Радона
3.5 Программные инструменты синтеза изображений кодовых
элементов, моделирования функции преобразования и оценки метрологических характеристик абсолютных ВОЦПУ с произвольной системой кодирования информации
3.6 Выводы по главе
4 Анализ метрологических характеристик, конструктивно- технологические, схемотехнические особенности и результаты экспериментальных исследований ВОЦПУ
4.1 Метод оценки достоверности выходного кода ВОЦПУ
4.1.1 Способ оценки достоверности преобразования ВОЦПУ с
использованием их обобщенной математической модели
4.1.2 Анализ погрешности контроля достоверности ВОЦПУ
4.2 Аппаратные основы ВОЦПУ и база проведения натурного
эксперимента
4.2.1 Описание конструкции оптико-механического модуля
преобразователя углаПУФ-ВП-
4.2.2 Реализация корректирующего электронного модуля ВОЦПУ
4.3 Экспериментальная проверка разработанных алгоритмов и
устройств
4.3.1 Экспериментальные исследования электронного модуля в составе
преобразователя ПУФ-ВП-
4.3.2 Применение разработанного КЭМ в составе двух- отсчётного
ВОЦПУ
4.4 Экспериментальная проверка эффективности применения
корректирующего блока в составе двухотсчетного преобразователя
4.5 Выводы по главе

предназначено для определения направления перемещения шкалы и устранения неоднозначности кода перемещения в пределах периода #0 . Световой поток Ф0 в диапазоне ДЯе[Л21, А^] от ИИ через ВОЛС направляется на фоклин Фк1, выполняющий функцию диафрагмы, в котором формируется облучающее световое пятно площадью ^ = алрф / 2 > а0Ьш / 2 5 где Ъф - высота широкого торца фоклина, Ъш - высота окон шкалы (Ьф ^ Ъш) •
В процессе перемещения шкалы в пределах [га0,(/+ 1)аг0], где 1—1, 2, .. — номер окна на выходе фоклина Фк2, выполняющего функции СЭ, формируется оптический сигнал:
Фс =фо[^аЧЛ) + /?2аЧ22)] (1-18)
где и<Д,), и<4) - спектральные характеристики пропускания СФ1 и СФ2 соответственно; С1а, Р2а - функции модуляции светового потока, определяемые текущим значением перемещения а и чертежами светофильтров.
Рисунок 1.14 - Структурная схема ОЦІ 111 с модулирующими светофильтрами Эпюры сигналов, поясняющих работу преобразователя, показаны на
рисунке 1.15. Если граница раздела светофильтров проводится через центр окна