一种基于相关算法的角位移测量方法

摘要

一种基于相关算法的角位移测量方法，采用一个旋转体，在旋转体上同轴的圆形轨迹上预先制备整圈的宽带或白噪声随机信息数据。旋转体匀速旋转过程中，用读取头连续读取信息数据，形成周期性的随机信号。将读取头输出的信号送入信号处理系统中，将信号与预先存储的数据序列进行相关运算即可求出当前该读取头相对于旋转体的瞬时角位移。将不同读取头相对于旋转体在同一瞬间的瞬时角位移相减，即可求出读取头之间的角位移。如果两个读取头读取的是同一轨迹上的信息，则将两个读取头输出的信号之间进行相关运算即可计算出两者之间的角位移。然后根据所采用的联动方法所确定的读取头角位移与被测角位移之间的换算函数关系，即可求出被测角位移。

主权项

1.一种基于相关算法的角位移测量方法，其特征在于：以一个绕其中心轴旋转的盘体或鼓状体，在以其旋转轴心为轴的一个或多个圆形轨迹上，以光、电、磁或机械方法，预先制备整圈数据，形成信息轨迹；所制备数据为一段宽带或白噪声随机数据序列，或者是具有充分宽带随机信号特性的伪随机信号；在盘体或鼓体绕中心轴旋转的过程中，用读取头对准轨迹，连续读取轨迹上的预录随机数据序列；随着旋转过程中轨迹的前进，读取头输出的信号将是预录制随机数据以盘片旋转周期为时间周期的不断循环输出的周期性随机数据序列；读取头安装在以旋转体轴心为转动轴的物体上，采用任意联动方法，使被测角与两个读取头相对于旋转轴的夹角之间保持确定的关系：ω＝f(θ)其中：ω为被测角；θ为两个读取头相对于旋转轴的夹角；f(θ)为采用的联动方法所确定的函数关系。读取头输出的数据被送到数字信号处理装置进行计算处理，其处理算法为：在信号处理装置中，事先存储了相同的随机序列，在任何一个时间点上，将读取的数据流与事前存放的数据序列进行互相关运算，得到两者的相关函数值序列，计算得到其第一个最大值对应的τ值，即两个信号之间的时延a，从而计算出当前旋转体上数据轨迹的数据起始位置与读取头之间的瞬时角位移：其中，T₀为旋转体旋转一周对应的周期；将两个读取头的瞬时角位移相减，并消除由于不同数据轨迹起始位置不同而带来的零差，即可计算得到两个读取头角位移的测量数值：θ＝α₁-α₂-其中：α₁、α₂为两个读取头各自的瞬间角位移，为两者数据轨迹起始位置的零差；然后，由公式ω＝f(θ)计算出被测角位移。