[实用新型]具有基于直线光栅尺反馈控制装置的振动台系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有基于直线光栅尺反馈控制装置的振动台系统。

技术背景

随着科学技术的发展，人们对测振传感器的测量范围不断提出新的要求。在航空航天、武器制导、地震预报、超精加工、石油勘探等领域，下限频率低于0.05Hz的测振传感器已经开始应用，这些传感器的出现对超低频计量校准系统提出了更高的要求。

按国家计量检定规程(JJG 134-2003，JJG 233-2008)的规定，振动传感器在出厂或使用一段周期后(一般为一年)，均需经过计量部门的正式校准。振动传感器一般是用标准振动装置进行校准，它是通过标准振动台产生标准的水平向或垂直向正弦振动，用“绝对法”或“相对法”标定传感器的各项性能指标。标准振动台输出波形的精度将决定传感器的校准水平。

在低频段，尤其是超低频段，振动台输出的速度、加速度信号幅值很小，信噪比很差，且在等电压输入情况下，振动台在低频段表现出位移特性，一般常用位移传感器作为低频段对振动台的测量和反馈控制的器件。然而，一般的位移传感器精度较低，而测量精度较高的接触式位移传感器对振动台运动产生摩擦牵拉，不适合用于计量用标准振动台控制。

实用新型内容

为克服现有技术的位移传感器精度低或位移传感器对振动台产生摩擦牵拉造成振动台运行精度低的缺点，本实用新型提供了一种运行精度高的具有基于直线光栅尺反馈控制装置的振动台系统。

具有基于直线光栅尺反馈控制装置的振动台系统，包括振动台，信号发生器和功率放大器；

其特征在于：所述的振动台系统还包括将振动台运动部件的位移转换为相位差为90°的A/B脉冲信号的直线光栅尺，将光栅尺输出的脉冲信号转换为具有标准形状和电平的标准脉冲信号的滤波整形电平转换模块，将标准脉冲信号细分、并判断被测量系统的运动方向的细分辨向模块，将细分后的脉冲信号转换为电压与当前位移成正比的模拟信号的模拟转换模块；

所述的信号发生器输出的标准信号与模拟转换模块输出的模拟信号均输入一减法器中，所述的标准信号作为被减数，所述的模拟信号作为减数；

所述的减法器的输出信号输入所述的功率放大器中，所述的功率放大器输出的驱动信号输入所述的振动台中。

进一步，所述的减法器与所述的功率放大器之间设有PID控制器，所述的模拟转换模块与所述的减法器之间设有比例放大器。

进一步，所述的细分辨向模块判断被测量系统的运动方向的方法为：当A相超前B相时，则认为振动台运动部件沿正向运行；当B相超前A相时，则认为振动台运动部件沿反向运行。

进一步，对于振动台运动部件沿运动方向尺寸大于振动台行程的短行程振动台，光栅尺标尺安装于所述的振动台的运动部件上，光栅尺读数头安装于所述的振动台的固定部件上。

对于振动台运动部件沿运动方向尺寸小于振动台行程的长行程振动台，光栅尺标尺安装于所述的振动台的固定部件上，光栅尺读数头安装于所述的振动台的运动部件上。

进一步，所述的光栅尺标尺的一侧设有为振动台位移检测提供测量基准的零位块。

进一步，所述的光栅尺标尺的另一侧设有保证振动台不会超出安全行程的第一、第二限位块。

本实用新型技术构思的工作原理是：直线光栅尺输出信号为相位差为90°的A/B脉冲，先对直线光栅尺输出A/B脉冲进行滤波整形和电平转换，使其转换为具有标准形状和电平的脉冲信号，接着对该标准脉冲信号进行四倍频和辨向，然后通过脉冲可逆计数加D/A转换法等方法转化为模拟信号，该模拟信号的电压值和测量的位移成正比。模拟信号经比例放大器放大后，与信号发生器输出的标准信号进行求差运算得到偏差，再经PID控制器，输出控制信号注入功率放大器，从而驱动振动台进行纠偏运动，实现振动台位移对输入信号源的跟踪。当信号发生器输出具有极小失真度的正弦信号时，振动台也将输出具有极小失真度的位移信号，从而达到提高振动台输出波形精度的目的。

本实用新型充分利用直线光栅尺测量精度高、无接触测量、输出信号处理方法灵活多样等优点，通过将直线光栅尺输出的A/B脉冲信号转化为反映振动台位移变化的模拟信号，将直线光栅尺用于振动台的反馈控制系统中，使振动台的运动波形得到极大改善，尤其在低频段效果显著。

本实用新型充分利用直线光栅尺测量精度高、非接触测量等优点，通过对直线光栅尺输出信号进行处理，使其用于振动台反馈控制系统，提高振动台的运行精度，且具有所用技术成熟，可行性强；所用直线光栅尺便于安装等优点。

附图说明

图1为基于直线光栅尺的振动台反馈控制装置组成框图。