高精度PILZ光電編碼器信號(hào)溫度補(bǔ)償
在領(lǐng)域中,空間衛(wèi)星光通信、天基激光武器等空間應(yīng)用技術(shù)是當(dāng)前世界各發(fā)達(dá)國家優(yōu)先發(fā)展的空間光電對(duì)抗技術(shù),軌道特殊的衛(wèi)星之間進(jìn)行的捕獲、跟蹤與瞄準(zhǔn),即快速、的PAT技術(shù)成為發(fā)展這些空間對(duì)抗技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)難題。PILZ光電編碼器作為衛(wèi)星光通信終端粗瞄系統(tǒng)的重要組成部分,其性能直接影響著瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤的效果,而空間溫變環(huán)境對(duì)其特性的影響問題,是衛(wèi)星光通信研究中所關(guān)注的一個(gè)重要問題。

高精度PILZ光電編碼器信號(hào)溫度補(bǔ)償
從發(fā)光二極管和光電三極管的溫度特性出發(fā),分析了溫度對(duì)PILZ光電編碼器中光電發(fā)射/接收管的輸出特性的影響;指出在空間較大的溫變環(huán)境中,光柵信號(hào)的幅值和直流分量會(huì)產(chǎn)生明顯的漂移,造成光柵信號(hào)質(zhì)量下降,對(duì)AD轉(zhuǎn)換精度、電子學(xué)細(xì)分誤差以及系統(tǒng)的測角精度帶來極大的影響;說明了光柵信號(hào)的溫度補(bǔ)償對(duì)保證PILZ光電編碼器測角精度的必要性;并提出了一種對(duì)光柵信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?該方法能夠有效地消除光柵信號(hào)中的直流分量,并將信號(hào)幅值穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值附近。為了減小PILZ光電編碼器的體積,提PILZ光電編碼器的精度,設(shè)計(jì)了一種小型高精度的級(jí)PILZ光電編碼器。首先,編碼器采用散裝形式,編碼器與機(jī)構(gòu)共用一個(gè)主軸系,碼盤直接安裝在機(jī)構(gòu)的主軸上,碼盤隨機(jī)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動(dòng),大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的精度。然后,編碼器采用主備一體化設(shè)計(jì),一個(gè)機(jī)械主體,電子學(xué)系統(tǒng)冷備份,大大的減小了編碼器的體積。zui后,編碼器數(shù)據(jù)處理程序集成到主系統(tǒng)FPGA中的一個(gè)IP核中,極大的減小了處理電路的尺寸,并提高了電路的可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本編碼器分辨力為2.5″,外形尺寸Φ70×40mm,角度數(shù)據(jù)zui快更新時(shí)間為10μs,精度為均方差主σ=8.68″,備σ=9.86″,*儀器的使用要求。根據(jù)自動(dòng)增益控制的原理,系統(tǒng)地進(jìn)行了光柵信號(hào)自適應(yīng)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì),進(jìn)行了樣機(jī)的研制,并且搭建了一套完整的硬件驗(yàn)證平臺(tái),zui后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該電路對(duì)空間環(huán)境溫度范圍內(nèi)的光柵信號(hào)有良好的補(bǔ)償效果,可以很好地解決空間較大的溫變環(huán)境中光柵信號(hào)質(zhì)量下降的問題,保證光電軸角編碼器的測角精度。該方法具有精度高、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在提高PILZ光電編碼器可靠性、環(huán)境適應(yīng)性方面有極大的現(xiàn)實(shí)意義。