高精度PILZ光電編碼器信號溫度補償
在領域中,空間衛星光通信、天基激光武器等空間應用技術是當前世界各發達國家優先發展的空間光電對抗技術,軌道特殊的衛星之間進行的捕獲、跟蹤與瞄準,即快速、的PAT技術成為發展這些空間對抗技術的關鍵技術難題。PILZ光電編碼器作為衛星光通信終端粗瞄系統的重要組成部分,其性能直接影響著瞄準、捕獲、跟蹤的效果,而空間溫變環境對其特性的影響問題,是衛星光通信研究中所關注的一個重要問題。

高精度PILZ光電編碼器信號溫度補償
從發光二極管和光電三極管的溫度特性出發,分析了溫度對PILZ光電編碼器中光電發射/接收管的輸出特性的影響;指出在空間較大的溫變環境中,光柵信號的幅值和直流分量會產生明顯的漂移,造成光柵信號質量下降,對AD轉換精度、電子學細分誤差以及系統的測角精度帶來極大的影響;說明了光柵信號的溫度補償對保證PILZ光電編碼器測角精度的必要性;并提出了一種對光柵信號進行自適應溫度補償的方法,該方法能夠有效地消除光柵信號中的直流分量,并將信號幅值穩定在設計值附近。為了減小PILZ光電編碼器的體積,提PILZ光電編碼器的精度,設計了一種小型高精度的級PILZ光電編碼器。首先,編碼器采用散裝形式,編碼器與機構共用一個主軸系,碼盤直接安裝在機構的主軸上,碼盤隨機構一起轉動,大大提高了整個系統的精度。然后,編碼器采用主備一體化設計,一個機械主體,電子學系統冷備份,大大的減小了編碼器的體積。zui后,編碼器數據處理程序集成到主系統FPGA中的一個IP核中,極大的減小了處理電路的尺寸,并提高了電路的可靠性。實驗結果表明,本編碼器分辨力為2.5″,外形尺寸Φ70×40mm,角度數據zui快更新時間為10μs,精度為均方差主σ=8.68″,備σ=9.86″,*儀器的使用要求。根據自動增益控制的原理,系統地進行了光柵信號自適應溫度補償系統的整體設計,進行了樣機的研制,并且搭建了一套完整的硬件驗證平臺,zui后對實驗結果進行了分析。實驗結果表明,該電路對空間環境溫度范圍內的光柵信號有良好的補償效果,可以很好地解決空間較大的溫變環境中光柵信號質量下降的問題,保證光電軸角編碼器的測角精度。該方法具有精度高、實時性好、穩定性好等優點,在提高PILZ光電編碼器可靠性、環境適應性方面有極大的現實意義。