[发明专利]正余弦测量信号的修正模块及其方法

说明书

本发明公开了一种正余弦测量信号的修正模块及其方法，其特征包括：正弦差放单元、正弦去直流漂移单元、正弦幅值调节单元、余弦差放单元、余弦去直流漂移单元、余弦幅值调节单元和正交化单元，是一种不借助任何软件手段的正余弦测量信号修正方法。本发明能实时对正余弦测量信号中存在的直流漂移、幅值不等、非正交化三类主要误差进行修正，从而为后续细分、辨向和计数提供高质量信号，以提高测量精度，并减轻后续软件修正负担。

技术领域

本发明应用于光栅、激光干涉仪等以正交弦波测量信号为基础的测量场合，具体的说是一种正余弦测量信号的修正模块及其方法。

背景技术

光栅传感器、激光干涉仪等以正交弦波信号为基础的测量工具在各种测量场合得到了广泛应用，工业上常见的信号处理流程为：光电信号转换-前置放大-差动放大-辨向与细分。理想情况下，差动放大后应得到两路零直流漂移、幅值相等、相位差为90°的完美正交弦波信号(参阅图5虚线所示，其李萨如图为圆心在原点的椭圆)，从而为后续细分、辨向及计数提供精度保证，然而因为各种因素的影响，实际信号与理想信号之间会不可避免地存在一定偏差(参阅图5实线)，对这种信号直接进行计数和细分将会产生很大的误差，而以此信号作为控制回路中的反馈信息时，将会引起严重的控制错误。故需设计专门的信号修正方案来设法减小此偏差，进而提高测量精度。

目前，多数文献和实际测量中都采用软件拟合的方法对正余弦测量信号中存在的直流漂移、不等幅、非正交化三类误差进行修正，理论上可以通过增加采样率无限逼近真实的弦波信号，并采用数学拟合的方法求取三类误差并进行消除，但软件修正方法增加了信号采集软件的复杂性及处理器负担，且由于信号采集精度受限于A/D转换位数、采样率等因素，使得用于误差修正的信号与真实信号间依旧存在一定偏差且难以实现信号的实时修正。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种正余弦测量信号的修正模块及其方法，以期能实时修正弦波测量信号中存在的直流漂移、幅值不等、非正交化三类误差，从而为后续细分、辨向和计数提供高质量信号，以提高测量精度，并减轻后续软件修正负担。

本发明解决技术问题采用以下技术方案：

本发明一种正余弦测量信号的修正模块的特点包括：正弦差放单元、正弦去直流漂移单元、正弦幅值调节单元、余弦差放单元、余弦去直流漂移单元、余弦幅值调节单元和正交化单元；

所述正弦差放单元接收相位差为180°的两路正弦信号sin+和sin-并进行处理，得到一路正弦差动放大信号sin0并提供给所述正弦去直流漂移单元进行处理，得到零直流漂移正弦信号sin1；由所述正弦幅值调节单元对所述零直流漂移正弦信号sin1进行幅值调节，得到校正后的正弦信号sin2，并提供给所述正交化单元；

所述余弦差放单元接收相位差为180°的两路余弦信号cos+和cos-并进行处理，得到一路余弦差动放大信号cos0并提供给所述余弦去直流漂移单元进行处理，得到零直流漂移余弦信号cos1；由所述余弦幅值调节单元对所述零直流漂移余弦信号cos1进行幅值调节，得到校正后的余弦信号cos2，并提供给所述正交化单元；

所述正交化单元对所述校正后的正弦信号sin2和余弦信号cos2进行正交化处理，得到严格正交、幅值相等、直流漂移为零的正弦信号sin和余弦信号cos。

本发明所述的正余弦测量信号的修正模块的特点也在于，所述正弦去直流漂移单元或余弦去直流漂移单元包括：低通滤波器和加法电路；

由所述低通滤波器获取所接收到的一路正弦差动放大信号sin0或一路余弦差动放大信号cos0中的直流漂移信号，并提供给所述加法电路用于去除所述直流漂移信号，从而得到零直流漂移正弦信号sin1或零直流漂移余弦信号cos1。

所述正弦幅值调节单元或余弦幅值调节单元包括：第一绝对值电路、采样保持电路、微分电路、第二绝对值电路、窗口比较器和除法电路；