光电轴角编码器的细分误差快速测量系统

光电轴角编码器是一种通过光电技术实现角度或转角测量的传感器。编码器在工作时，将光电信号编码为数字信号输出，提供精确的位移或角度信息。由于编码器的细分误差会直接影响测量的精确度，因此快速准确地测量细分误差成为了确保编码器准确性的关键。 系统硬件部分中，核心器件是TI公司推出的TMS320F2812 C281x系列的DSP。这是基于TMS320C2000平台开发的32位定点数字信号处理器，支持与早期的24x/240x系列处理器的代码兼容性。采用C/C++编写软件，保证了系统的运行效率和高级语言编程的便捷性。DSP内置的乘法累计单元提供了64位数据处理能力，使其能应对高精度处理任务。 数据采集系统硬件还包括了MAX125高速14位A/D转换芯片，该芯片可进行多路输入信号的采样保持和模数转换，它的高速转换能力满足了对编码器细分误差进行谐波分析的需求。系统采用了两片A/D转换芯片，以分时采集的方式实现了超过100ksps的采样速率，这对于精确采集编码器的精码光电信号至关重要。 在数据处理阶段，采集到的编码器信号需要进行傅立叶变换和等转角处理，以计算编码器的细分误差。编码器输出的信号是角度信息，其波形在理想情况下是正弦波形，而实际采集到的信号会含有直流分量、基波和高次谐波，以二次和三次谐波为主。傅立叶分析被用来计算这些谐波的振幅和初相角，从而得到编码器光电信号的波形方程。 文章中提出了使用线性插值法对精码信号进行等转角处理，目的是得到一组等转角信号。这是因为在实际应用中，编码器不可能严格匀速转动，总会存在加速度，因此，实时信号是非等转角的。采用等转角处理后，可以基于等转角信号进行谐波分析，进而更准确地计算出编码器的细分误差。 实验测量阶段，文中以一个21位增量式编码器为例，详细描述了测量的整个过程，包括使用数据采集卡采集差分放大后的编码器精码光电信号，输入到计算机进行数据分析，并最终计算得到动态和静态细分误差。测量结果以曲线图的形式展示，对比了本文提出的动态检测方法与传统的静态检测方法的差异。 光电轴角编码器的细分误差快速测量系统利用现代电子器件与数字信号处理技术，实现了对编码器细分误差的快速、精确测量。系统的实现不仅需要高性能的硬件支持，如DSP处理器和高速A/D转换器，还需要复杂的数据处理算法，如谐波分析和线性插值法，以确保测量结果的可靠性。该测量系统显著提高了编码器的检测效率，对于保证光电轴角编码器在各种应用中的高精度性能具有重要意义。