光栅传感器细分电路设计与莫尔条纹应用

光栅是一种精密的光学测量技术，主要用于高精度的位置、角度或距离测量。本篇论文由沈小良，电信0901专业学生撰写，其毕业设计专注于基于PSoC（Programmable System-On-Chip，可编程片上系统）的计量光栅传感器高倍细分电路设计。导师梅一珉指导了这项工作。 论文的核心内容围绕PSoC芯片CY8C24223展开，这是一种集成了数字和模拟外设、微控制器及嵌入式存储器的多功能平台。通过PSoCDesigner开发环境，设计者旨在实现光栅信号的高效采集、处理，并将细分后的方波信号传递到数显电路中，从而提升测量精度。 光栅的基本结构包括光源、透镜、指示光栅、主光栅以及光电元件，其中莫尔条纹是关键特征。莫尔条纹在1970年代首次被理论阐述，随后随着光栅刻制技术、电子技术和数字计算机的进步，光栅细分技术得到了显著发展。在现代工业自动化中，光栅测量因其精度高而被广泛应用，尤其是在生产加工和制品搬运过程中。 细分技术对于提高光栅传感器的测量精度至关重要。通过在保持合适栅距的同时增加细分，可以获取更小的读数，适用于激光、感应同步器、磁栅和容栅等多种测量系统。这种技术在市场需求中具有很大的开发潜力。 论文中的测量原理涉及到光信号的处理，通过比较不同角度下产生的莫尔条纹变化，如U1、U2和U3的计算，实现了光栅信号的解析。细分原理通过正向和反向的编码方式，如二进制编码，确保了精确的方向判断。 PSoC芯片的选择考虑了其灵活性和易用性，能够减少产品设计的时间、成本和空间需求，尤其适合于需要高速信号处理和多功能集成的场景，如工业设备和汽车应用。 总结来说，这篇论文深入探讨了利用PSoC技术改进计量光栅传感器的细分电路设计，展示了如何结合光学原理和数字处理技术，以提高测量精度和适应现代工业的需求。通过实际的硬件设计和数据处理算法，展示了光栅技术在精密测量中的重要角色。