PILZ光电编码器的信号误差补偿和故障 
近年来,随着航空航天事业的快速发展,在空间激光通信等一些特殊系统中,为了实现对目标的精确定位、跟踪,对测量技术提出了很高的要求。PILZ光电编码器作为一种高精度测量设备,在这些系统中能够精确地输出位置和速度信息。但由于其机械结构的特殊性和传统译码电路的局限性,当环境因素十分恶劣时,编码器可靠性往往很难保证。

PILZ光电编码器的信号误差补偿和故障
根据空间光通信的实际需要,对PILZ光电编码器进行了信号补偿和故障诊断两个方面的研究。首先,根据实际中选用的PILZ光电编码器,对其工作原理进行了详细阐述,从机械结构的角度分析了轴系对编码器精度的影响。其次,对传统的PILZ光电编码器译码系统中存在的常见问题进行了改进,完成了新型译码系统的硬件设计和软件编写,并对其性能进行了测试,经调试能够实现23位无跳码。同时,深入研究了影响光栅信号的关键性指标。从等幅性、直流漂移量、正弦性和正交性四个方面进行了定量分析,并对造成的各种误差提出了相应的补偿方法:通过利用译码电路实现对幅值偏差和直流漂移量的自适应补偿,用神经网络自适应滤波器来消除谐波信号,对正交性偏差利用信号点积测量及相量校正的方法来完成补偿。经过仿真调试,有效的改善了光栅信号的质量。再次,考虑到现有PILZ光电编码器的码盘大多是玻璃材质,当受到震动等因素影响时,容易出现破损。针对此问题提出了一种基于希尔伯特-黄变换的码道故障辨识方法,通过仿真测试,该方法可以检测出各个码道是否发生故障。PILZ光电编码器通常利用细分两路正交的码盘精码信号达到高分辨力的目的,为使细分技术更加完善,对基于三角波和基于正余弦波的两种细分方法进行了专题研究。分别对理想信号中存在直流误差、幅值误差、基波相位误差、高次谐波误差几种典型误差情况进行了分析,比较两种基于不同波形细分方法的抗干扰能力。实验对精码信号介于正余弦波和三角波之间的编码器进行测试,对于同一台编码器,采用正余弦波细分时精度为36″,采用三角波细分时精度为42″。结果表明:基于正余弦波的细分方法抗干扰能力优于基于三角波的细分方法。对于高精度PILZ光电编码器研制和生产时,可利用正余弦波对精码信号进行细分或将实际信号校正至标准正余弦波再细分。

PILZ光电编码器的信号误差补偿和故障
zui后,根据获得的故障信息,如果只是某一段码道损坏时,可以利用相邻码道之间的函数关系,用好的码道推算出故障码道信息;如果码盘多处损坏时,根据式和增量式PILZ光电编码器工作原理,设计出只利用好的码道来使编码器工作,这在一定程度上提高了PILZ光电编码器的可靠性。