基于相关和最小二乘原理的光栅栅距动态测量.pdfVIP

学兔兔 第34卷 第5期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．34No．5 2013年 5月 ChineseJournalofScientificInstrument Mav．2013 基于相关和最小二乘原理的光栅栅距动态测量 常 丽，许 会，修国一 (沈阳工业大学信息科学与工程学院 沈阳 110870) 摘 要：栅距是光栅位移精密测量的基准 ，测出栅距值是进一步提高位移测量精度的关键。根据光栅莫尔条纹的动态特性， 提出在光栅传感器运动过程中将栅距量转换为时间量测量的新方法。首先基于相关原理测量莫尔条纹信号经过两个距离固定 的光电转换器的时间延迟来获得传感器的运行速度，时延估计采用了小波 自适应算法；其次基于最小二乘原理确定莫尔条纹信 号的相邻两个最小值来获得光栅栅距所对应的时间；最后由运行速度与栅距所对应时间的乘积确定栅距值。实验结果表明对 于20 m栅距的光栅传感器测量误差小于0．08Ixm，验证了方法的可行性。 关键词 ：光栅栅距；莫尔条纹；相关法 ；最小二乘法；时延估计 中图分类号：TH741 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：460．4035 Dynamicmeasurementmethod ofgratingpitchbasedon correlationand leastsquareprinciple ChangLi，XuHui，Xiu Guoyi (SchoolofInformationScienceandEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China) Abstract：Gratingpitchisthebenchmarkofaccurategratingdisplacementmeasurement；measuringthepitchvalueis thekeyoffurtherimprovingdisplacementmeasurementaccuracy．Accordingtothedynamiccharacteristicsofrgating Moir6fringe，anew rgatingpitchmeasurementmethodisproposed，whichconvertsthepitchmeasurementtotimemeas— urementinthemotionprocessofrgatingsensor．Firstly，basedonthecorrelationprinciplethetimedelaywithinwhich theMoir6fringesignalpassesthroughtwofixeddistancephotoelectricconverters ismeasured，andthenthesensormov— ingspeedcanbeobtained；thetimedelay isestimatedwiththewaveletadaptivealgorithm．Secondly，thetimecorre— spondingtothergatingpitchcanbeobtainedaccordingtothetwoadjacentminimumvaluesoftheMoir6fringesingal thatraedeterminedbasedontheleastsquaresprinciple．Finally，thepitchvalueisdeterminedaccordingtotheproduct ofthemovingspeedandthecorrespondingtimeofthepitch．Theexperimentalresultsshow thatthemeasuringerroris lessthan0．08p,m forthergatingsensorwiththepitchof201~m，whichverifi