搭建一个精密传动测试平台，请各位不吝赐教，不胜感激

x.ke

搭建一个精密传动测试平台，请各位不吝赐教，不胜感激 [复制链接]

测试要求：测量的角位移精度到+-1"
我查到的电压式角位移传感器大多是输出电压为0~10v， 测量范围分别是360度，120度，60度，若将10v电压按其测量范围细分到1角度秒，则有下面关系
当量程为360度时
细分后的电压识别要求     @=10v /360     /3600    =    7*(10-6) v     （科学计数法）      
电压范围 @--10v      数据采集所需的模拟输入分辨率   2(25)  （二进制）

当量程为120度时
细分后的电压识别要求     @=10v  /120     /3600    =    2*(10-5) v    （科学计数法）      
电压范围 @--10v     数据采集所需的模拟输入分辨率 2(23)  （二进制）

当量程为 60度时
细分后的电压识别要求     @=10v /60      /3600    =    4.6*(10-5) v   （科学计数法）     
电压范围 @--10v      数据采集所需的模拟输入分辨率 2(23)  （二进制）


这样需要选取模拟输入分辨率至少为23位的数据采集卡，但我看到的大多数采集卡是16位的，我第一次用传感器，不知道这样推理对不对，没问题，那该怎么解决。有没有什么其他的测试方式能达到相同的测量精度？

另外，传动链上会有一定的震动，会对转动角度的测量有多大的影响？

独立线性度对与这里的测试结果有怎样的影响？

tcmagic

字太多了，没多看
我觉得传感器的精度肯定要足够的，这是必须的
然后AD这边，一般是这样算的
比如说12位的AD
能测量的电压最小单位是=基准电压*【（2的12次方-1）/2的12次方）】。
线性度一般要软件进行补偿的，校准的时候多分出几个区间来

x.ke

多谢您的解答。我按照测试系统的设计要求算需要25位的AD，但我却没能查到，看到的大多是16位的，版主了解哪能找到25位的AD吗？或者有没有什么替代的方案达到相同的精度？

x.ke

还有一个问题，如何设计能将角位移的精度和轴的振动相剥离分别测量？

tcmagic

关于第一个问题，目前来讲我自己没做过高于16位的AD测量，建议你去ADI公司看看。那里有很多AD的产品；另外我觉得你要用16位AD来做现有的方案，也不一定不行：首先不要用单片机内部的AD，因为那里基准电压一般都比较小，如果可以，换单独的AD转换芯片，可以测量比较高的电压，然后你把你自己本身要测量的本身的电压等比例的放大，或许可以，没试过，只是这么想。另外，在软件内部用平均值的办法，可以做到比较高一点的精度。
关于第二个问题，我看不懂，试着答一下吧，我认为你这个问题，无非是担心震动导致的误差，这个是极其的问题，和程序电路都无关的，如果想剥离掉，应该在程序加上判断就可以做到屏蔽掉吧

gaoxiao

不可能有这么高的精度，这么高的性能的传感器还没哟造出来啊，实际的期间又有最小的电压的分辨率，类似光速不可能达到一样。算法要改进。。。。
你可以对电压放大啊。吧0——10放大到0——1000福特，然后再来区分，这样就减少了N个数量级了。在对其中的某个环节10——20v在放大到10——200就用减少了n的数量级就可以实现了。。。

分层次的思路可以解决这个问题。。。

x.ke

版主能否讲得更详细点呢，关于分层处理的思路。在学电路时有点影响可以把数据分为高低位处理，但不清楚具体怎么实施了

aiwenzx

嗯  这个精度太高 几乎是不可能实现的。

上面gaoxiao 提到的将电压放大，是一种办法。但同时也增加了稳定性的问题，如果放大部分不稳定的话，会失去应有的精度的。

[ 本帖最后由 aiwenzx 于 2009-11-13 16:52 编辑 ]

A_P

当ADC精度达不到时，一般采用放大电压倍数的方法，一些ADC内部带有放大电路，可以有效解决外部放大不稳定的问题。microchip就有一些ADC是这样，我用过的有18位的MCP3421就是这样，还有22位的也是一样，不过我还没有用过这么高精度的。
震动的分离应尽量从硬件设计上进行再加上软件滤波应该可以实现。

x.ke

我这两天有查了一下相关的测试元件，感觉编码器有可能可以适用，用一周发出2^(21)个脉冲的角度编码器，对采集卡的要求似乎就很低了，好像是只需计数即可了，每记一个数就传个电脑一个信号，电脑把脉冲个数通过换算转换为角度。请教一下，不知是不是这么回事？

x.ke

thanks! 不知角度编码器在我这好不好用

天天向上

1、首先确认角位移传感器的精度能否满足测试误差为+-1"？这个精度的角位移传感器国内很少吧，至少我没用过，呵呵..即使有的话也是进口产品了，价格也会非常的高了。
2、至于说数据采集的分辨率，目前数据采集卡最高也就18bit,常用的一般都是16bit的，价格也不便宜啊！
    不过ADI公司的集成电路有很多都是24bit分辨率的，如AD7710、AD7190、AD7799等，24bit的分辨率在应用中最好也就保证在22bit,PCB布线不合理或电路设计不好时精度也许只有20bit!
3、传动链上会有一定的震动对于+-1"这么高精度的角度测试，测试结果那肯定是有影响了，想办法避免吧！

aiwenzx

楼主可以先用一个普通的角度编码器试试 看看效果

xiaoxif

   楼主的题目是：“搭建一个精密传动测试平台”，“测试要求：测量的角位移精度到+-1"”，下面的议论都是从楼主这个题目要求展开的。
   
   既然是个测试平台，而且是个传动测试平台，那就是一个高精度的机械量测试系统。需要逐级（环节）做偏差模型和各环节允差的分配，就是说：不能把问题只局限在ADC的精度--分辨率范围内，虽然这也是关键指标。
   这是个机电紧密相关的系统，离开这个前提光考虑传感器（机电转换）以及AD变换（模数转换）这两个转换环节显然是不够的。例如角度测量本身是通过间接参数来检测的，甚至可以通过位移（例如转换成位移-利用光栅等等）间接取得，类似的转换（机械的，包括传动结构设计）或许是实现设计的一个关键。
   作为精密传动系统，还要考虑传动环节偏差，例如回差、齿隙、弹性形变等类似的影响，以及取得位移参数的能量需求。
   
   现在把问题扯回到ADC：即便找到了足够分辨率的ADC，还要有与其指标搭配的放大器，例如动态范围、漂移、失真、直流偏差等因素。单单只谈ADC，只一个分辨率指标是不能决定它是否适用，还有其它与此相关的参数，例如非线性、噪声、漂移等指标。
   【市场上见到的高分辨率的ADC是根据市场需求做的，很难找到高于24bit产品很正常。特殊需要可以自己搭建这样特殊分辨率要求的ADC。】
   
   需要从整个显然的综合角度去进行设计。（甚至包括环境，我见到一个工业显微镜，由于底座管型指标不够，又有附近机械振动源抖动干扰，游丝颤抖到无法进行高精度测量）。
   
   这个题目很有实用价值，也可以说是个“高精尖”的项目。建议给出更详细的设计要求描述，创造进行实质讨论的基础。

[ 本帖最后由 xiaoxif 于 2009-11-18 16:39 编辑 ]

x.ke

这是我毕业后第一次接触测试系统的工程问题，之前我什么测试系统都没做过，只记得一点模电数电的理论，头痛的是同事里也没有做过的，不知从哪着手。虽然目前我还没有形成一套方案，但还是非常感谢各位高手的无私帮助！

x.ke

‘传动环节偏差，例如回差、齿隙、弹性形变等类似的影响，’这些参数我想通过这套测试系统对您提到的这些量分别测量。我的思路是控制输入轴的连续正反转， 在空转和负载状态下对比，实时监控输入输出角位移的关系得到以上参数。
  
‘取得位移参数的能量需求’，这我就没看懂了

对于‘ADC’的问题
‘与其指标搭配的放大器，例如动态范围、漂移、失真、直流偏差等因素’以及ADC的‘非线性、噪声、漂移等指标’这两项我该看什么书入门一下？我在学校时学的数电模电以及检测基础等课程好像没有讲到这些。

x.ke

前些天和一个厂家联系，21位的旋转编码器报价上万...感觉有点离谱

xiaoxif

原帖由 x.ke 于 2009-11-19 13:56 发表
‘‘取得位移参数的能量需求’ ...

   任何测试系统，都必须从被测系统取得与被测量相关的信息，这总是要反应在能量的传递上，或许较大，或许很小。如果过大就会波及DUT的运动状态。

   举个例子：早期的离心式转速表，被测物靠转速表顶端的摩擦椎体把转动传递过来。这就是一个典型的能量需求例子，对一些小设备，如果使用不合适的转速表，那把表顶上去甚至会出现被测设备明显“掉转”的现象。从测试系统的角度看这个能量相对于被测系统--DUT--的能量状况是越小越好，这也是这类转速表基本上被电磁式、光电式等高灵敏度设备取代的原因。再强调一下，能量需求总是有的，但它是个相对的量值。

   在电测量也一样，例如电压表对原来电路的分流、电流表对原系统的串入分压等等。

   上次回复中提到这个问题，只是强调：要从总体上去考虑测试系统要求决定传感器的取舍而已。

   顺便提个很想了解你的应用和完整系统简况的希望（如果方便）。

x.ke

谢谢您。建立这个测试系统是希望使用其测出传动系统的回差，重复定位精度，传动精度，不同负载状态下的传动刚度以及机械滞回曲线的建立。测试目标是角度精度达到1"（1秒）。附图是测试系统的初步布局，请帮忙看看。
要做到“逐级（环节）做偏差模型和各环节允差的分配”，我该看什么书入门一下，能够指导我“从总体上去考虑测试系统要求”进行系统配置？

[ 本帖最后由 x.ke 于 2009-11-20 15:10 编辑 ]