小角度测量仪的研制

【摘要】： 角度是一个重要的几何参数,角度测量是几何量测量的一个重要组成部分。角度测量特别是微小角度的测量,在精密测试、精密加工、定位系统中占有重要的地位。因而研制一种便携式的、小型化和高精度的小角度测量仪器很有必要。小角度测量的方法大多采用光电式的非接触测量方法,其中自准直测量法具有结构简单,使用方便,测量精度高的优点,便于实现小角度测量系统的自动化和小型化。本文在探讨了自准直原理的基础上,设计了基于自准直原理的光学测量系统,运用光电位置传感器(PSD)作为位置探测器件,使用MSP430F149作为嵌入式处理器,研制出了一维小角度的测量仪器。文中介绍了测量系统的光学系统设计方案、信号处理电路的硬件和软件的设计方法。通过使用PSD做为位置探测器,把光点的位置信号转变为电信号,电信号通过PSD调理电路,微弱信号经过放大、滤波和A/D转换后,输入到MSP430进行数据处理,从而得出光点的位置,根据位移量计算得出角度值。其中设计的PSD基于数字运算的调理电路,使得硬件结构得以简化,且避免了模拟器件运算带来的噪声和精度问题。使用MSP430作为嵌入式处理器,结合插值的方法,减少PSD的非线性误差,提高了小角度测量的精度,通过使用RS232和PC机进行通信,实现数据的自动化的采集。

【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH741.2

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