[发明专利]一种伪随机编码信号的物理提取方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移传感器原始信号提取方法及系统，尤其针对基于伪随机码编码位移传感器的信号提取方法及系统。

背景技术

目前，基于伪随机码编码方式的绝对式传感器，具有体积小、分辨率高的特点，比起传统的绝对式编码，伪随机码编码方式能够缩小码盘/栅尺面积，简化读数头结构，减小传感器尺寸的同时仍旧保证高精度高速度的要求。但是，伪随机码是非周期性编码，无法用传统的莫尔条纹原理进行放大提取，传统的方式通常又激励源、标记有伪随机码的特定材质、敏感接收元件、电压比较器组成，通过单狭缝/单磁头/单电极方式直接进行光电/磁电/容电转换，将物理码盘/栅尺上的伪随机码信息转换成电信号，在频响低、分辨率不高的情况下，可以正常工作但在高频响、高分辨情况下时，伪随机码信号提取面临干扰大、误码率高甚至完全乱码的困境，而随着自动化控制技术及数控机床技术的发展，绝对式位移传感器的高频响、高分辨率、高可靠性又是其必须具备的基本性能参数，本发明就是解决伪随机码位移传感器信号通道最前端的原始信号提取的可靠性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于位移测量传感器技术的伪随机码信号提取方法及系统，可大幅度提高伪随机码信号的响应频率及保证信号可靠性。

本发明的技术方案是：一种伪随机编码信号的物理提取方法，步骤如下：

步骤1，在基板上标记相位相反的两路伪随机码编码图案；

步骤2，激励源作用于所述标记有两路伪随机码编码图案的基板上；

步骤3，基板上标记的所述两路相位相反的伪随机码信号对激励源进行调制；

步骤4，敏感元件接收经过所述伪随机码调制过的信号，并将接收到的所述调制过的信号转换成两路反相等幅的电子模拟信号；

步骤5，将所述的两路反相等幅的伪随机码电子模拟信号分别送入滞回比较器的正负输入端进行差分比较，差分比较采用滞回比较器，生成稳定可靠的伪随机码脉冲序列。

一种伪随机编码信号的物理提取系统包括：

激励源，用于提供恒定的光通量；

标记有相位相反的两路伪随机码编码的基板，用于调制激励源；

敏感接收元件，用于接收所述经过调制的含有相位相反的两路伪随机码的位置信息，并将其转化成两路反相等幅伪随机码模拟电子信号；

滞回比较器，用于将两路所述反相等幅的伪随机码模拟电子信号转化成所述伪随机码脉冲序列。

标记相位相反的两路伪随机码编码图案的基板材质为玻璃材料。

在基板上标记相位相反的两路伪随机码编码图案的标记方式为采用光栅标记；所述采用光栅原理标记所述伪随机码标记方式为透射式。

差分比较采用滞回比较器、电压比较器或A/D采样数字比较转换的软件方式。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明是通过两路差分信号的提取方式，采用滞回比较器的方法生成伪随机码脉冲序列，能够消除信号中的共模干扰，对原始信号质量要求不高，相对于传统的单路信号提取方式，可以提高传感器响应频率，增加可靠性，并降低传感器的设计、装配、调试难度。

(2)本发明的可以在高频响情况下保证伪随机码脉冲序列的完整性。由于伪随机码为非周期性信号，不能采取莫尔条文方式进行放大提取而只能用单狭缝方式(光电式位移传感器)提取信号，但对于伪随机码信号密度较高情况下，如伪随机码单位栅线宽度≤0.01mm时，单狭缝方式提取的信号存在很大的不稳定性，当用于角位移传感器时，其转速不会超过1000转/min，而本发明可以很好的解决以上的问题，当本发明用于角位移传感器时，其转速可达到5000/min以上并保证伪随机码信号的完整性不被破坏。

(3)本发明采用伪随机码编码的方式，可以使用串行编码获得绝对位置，从而节省大量的发射接收元件和编码码道，能够在很小的体积下获得很高的绝对精度。提取的原始差分信号经过比较器或者AD，可以很容易的调整输出信号相应品质。

附图说明

图1是本发明伪随机码信号物理提取方法的流程图；

图2是本发明伪随机码信号物理提取技术系统结构图；

图3是本发明的滞回比较器原理图；a是滞回比较器的原理图，b是滞回比较器输出端的波形；

图4是本发明的光盘码示意图；

图5是本发明的整个构造图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的伪随机码信号物理提取方法，包括以下步骤：