高精度PILZ光电编码器信号温度补偿
在领域中,空间卫星光通信、天基激光武器等空间应用技术是当前世界各发达国家优先发展的空间光电对抗技术,轨道特殊的卫星之间进行的捕获、跟踪与瞄准,即快速、的PAT技术成为发展这些空间对抗技术的关键技术难题。PILZ光电编码器作为卫星光通信终端粗瞄系统的重要组成部分,其性能直接影响着瞄准、捕获、跟踪的效果,而空间温变环境对其特性的影响问题,是卫星光通信研究中所关注的一个重要问题。

高精度PILZ光电编码器信号温度补偿
从发光二极管和光电三极管的温度特性出发,分析了温度对PILZ光电编码器中光电发射/接收管的输出特性的影响;指出在空间较大的温变环境中,光栅信号的幅值和直流分量会产生明显的漂移,造成光栅信号质量下降,对AD转换精度、电子学细分误差以及系统的测角精度带来极大的影响;说明了光栅信号的温度补偿对保证PILZ光电编码器测角精度的必要性;并提出了一种对光栅信号进行自适应温度补偿的方法,该方法能够有效地消除光栅信号中的直流分量,并将信号幅值稳定在设计值附近。为了减小PILZ光电编码器的体积,提PILZ光电编码器的精度,设计了一种小型高精度的级PILZ光电编码器。首先,编码器采用散装形式,编码器与机构共用一个主轴系,码盘直接安装在机构的主轴上,码盘随机构一起转动,大大提高了整个系统的精度。然后,编码器采用主备一体化设计,一个机械主体,电子学系统冷备份,大大的减小了编码器的体积。zui后,编码器数据处理程序集成到主系统FPGA中的一个IP核中,极大的减小了处理电路的尺寸,并提高了电路的可靠性。实验结果表明,本编码器分辨力为2.5″,外形尺寸Φ70×40mm,角度数据zui快更新时间为10μs,精度为均方差主σ=8.68″,备σ=9.86″,*仪器的使用要求。根据自动增益控制的原理,系统地进行了光栅信号自适应温度补偿系统的整体设计,进行了样机的研制,并且搭建了一套完整的硬件验证平台,zui后对实验结果进行了分析。实验结果表明,该电路对空间环境温度范围内的光栅信号有良好的补偿效果,可以很好地解决空间较大的温变环境中光栅信号质量下降的问题,保证光电轴角编码器的测角精度。该方法具有精度高、实时性好、稳定性好等优点,在提高PILZ光电编码器可靠性、环境适应性方面有极大的现实意义。