通信原理课程设计 设 计 报 告 课题名称： DPCM系统设计 院系：XXXXXXXXXXXX 专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxx 姓名：XXXXXX 学号：XXXXXXXXXX 指导老师：XXXXXXXXXX 时间：2015年12月
DPCM系统设计 摘要：通过研究，差分脉冲编码调制（DPCM）是用二进制码组对信号的差值进行幅度量化和编码。然而DPCM是利用信号的相关性找出可以反映信号变化特征的一个差值量进行编码。“差值”就是信号的当前抽样值与预测值之差。根据相关性原理，这一差值的幅度范围一定要小于原信号的幅度范围。但是差值编码一般是以预测的方式来实现的。我们利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台, 根据DPCM 编码及解码原理图设计一个DPCM编码与解码系统；改变不同模块的数据并用示波器观察编码与解码前后的信号波形；加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。 关键词：MATLAB；Simulink平台；DPCM差分编码；仿真
前言 (4) 1.课程设计的意义 (5) 2.DPCM的介绍 (5) 3.DPCM的基本原理 (6) 3.1 DPCM编码与解码系统的研究内容 (6) 3.2 DPCM系统的编码与解码过程 (7) 4.课程设计分析 (7) 4.1 DPCM编码与解码的仿真电路图 (7) 4.2 DPCM编码与解码模块的参数设置 (8) 4.3编码与解码的仿真结果 (12) 5.总结与体会 (12) 参考文献 (13)
本课程设计是通过DPCM系统设计进行仿真。根据DPCM编解码原理，运用正弦波模块、零点保持模块、量化模块、积分器模块、普通编码模块、普通解码模块、增益模块、低通滤波器模块。对语音信号基带通信传输系统进行绘制，设置模块参数，然后运行，最后通过示波器得到相应的仿真波形。通过对仿真波形的观察，能够检验该系统功能是否正确实现。实验表明，经过DPCM调制后的信号，其传输的比特率要比PCM的低，相应要求的系统传输带宽也大大地减小了。此外，在相同比特速率条件下，DPCM比PCM信噪比也有很大的改善。与ΔM相比，由于它增多了量化级，因此，在改善量化噪声方面优于ΔM系统。DPCM的缺点是易受到传输线路上噪声的干扰，在抑制信道噪声方面不如ΔM。
编码器的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。 编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理。这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。一般地，旋转编码器也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调节变频器的输出数据。故障现象：1、旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”...联合动作才能起作用。要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电子电路来处理。编码器pg接线与参数矢量变频器与编码器pg之间的连接方式,必须与编码器pg的型号相对应。一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理. 编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。 现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“１”还是“０”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“１”还是“０”。 按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，
去噪自编码深度卷积网络实战——地震去噪实战案例讲解 很多同学都有个疑问：前面一直都是对理想数据进行处理，这样有多大用处呢？那用在实际中是怎样应用的呢？第一节课我们讲过，自编码可以用在预训练、自动创作、自动填充、去除噪声、数据降维等等方向。今天我们就从最常见的降噪这项应用开始讲解。
一、降噪自动编码的由来 降噪自动编码器（Denoising AutoEncoder）最初的应用是为了让自动编码网络有更强的鲁棒性（Robust）。 这是什么原理呢？ 就是将原始的完整数据以一定概率分布（通常使用二项分布）去擦除，然后将处理后的结果作为输入的训练数据。这样训练出来的网络抗干扰能力更强，预测的结果往往更好。 就比如下图： 原始的数据是x，首先我们随机的去掉了x中的两个数据形成了x’，然后我们用这个有破损（术语叫Corruputed）的数据x’作为训练数据来训练自编码网络y，训练过程中计算出的结果是z，然后将z与原始x做误差迭代不断优化网络y。最后训练出来的y就有了更好的性能。 为什么训练破损的数据更能激发网络的鲁棒性呢？有论文解释说神经网络通过从破损数据
中学习到有效特征数据，从而恢复完整的数据。这个训练过程是增强了神经网络特征提取的能力。就是说学习破损数据的过程相当于一个简化的PCA，本质是进行降维提取。而降维就是神经网络最擅长的工作之一。 二、降噪自动编码在地震去噪领域的应用 前面提到了通过训练破损的数据，可以提高自编码网络学习能力。那含有噪声的数据，也是一种破损的数据，同样可以使用自编码网络进行降噪处理。 在地震勘探领域，伴随地震数据采集过程中，由于人为或环境因素的影响，不可避免地会引入随机噪声。受污染的地震资料严重影响了后续的地震资料处理和成像。因此，抑制随机噪声可以有效地提高地震资料的信噪比，有利于提高成像质量。 比如我们常常会将左图的含噪数据进行降噪处理，变成右图的样子。
光电轴角编码器 产品目录 长春华特光电技术有限公司 2006.09 目录 公司简介 1 第一篇绝对式光电编码器 2 ?E1032 3 ?E1035 4 ?E1040 5 ?E1065 6 ?E1090K 7 ?E1100 8 ?E1130K 9 ?E1150K 10 ?E1198K 11 ?E1220K 12 第二篇增量式光电编码器13 ?E2120 14 ?E2220K 15 第三篇多圈绝对式编码器16 ?E3032 17 ?E3065 18 ?E3085 19 第四篇金属盘绝对式编码器20 ?EM1085 21 ?EM1150K 22 前言
长春华特光电技术有限公司是一家新组建的光、机、电技术综合的科技企业，主要从事光电位移传感技术的研制与开发，以高技术为起点，以高等级光电编码器（光电角度传感器）为主导产品。 光电编码器广泛用于数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪及军事、航天等领域，是自动化仪器、设备理想的数字化角度传感器。 本公司技术多样、综合交融、产品新颖、设计巧妙、结构紧凑，在两年多时间里先后开发出8位至24位各档次绝对式光电编码器10余种。其中E1100型20位绝对式光电编码器开始批量生产并出口。 刚刚开发出的金属反射式码盘绝对式编码器是国内仅有的、国际市场尚无商品出售的高新技术产品，是自主知识创新的成果，具有抗强冲击、强振动的突出特点,其抗强冲击可达1000M/S2 以上。 本公司以开发研制特种光电编码器为宗旨，为国内外用户提供各种专门设计的特殊要求的光电编码器，更欢迎国内外专家、厂商与我公司洽谈合作，共同携手为国际市场多栽几株奇花异草！让世界更精彩！ 长春华特光电技术有限公司 地址：长春市南湖大路1876号9楼A室邮编：130022 E-mail：网址: 电话/传真:1 手机: 第一篇绝对式光电编码器 本篇所提供的编码器为常规型绝对式编码器。 绝对式编码器的核心元件是码盘。它是一个圆形的玻璃盘，上面刻有复杂而排列有序的图案。每一个角位置都有特定的通光与不通光
一、目的 建立和规范适当之检验流程、检验方法，以使检验结果具有环保性和全面性以及准确性。 二、范围 适用于本公司所有符合产品的编码器类之进料检验。 三、权责单位 1. 本检验规范由品管部制定并核准后发行。 2. 所制定之规格，如有修改时，须经原核准单位同意后修改之。 四、参考文件 4.1 抽样计划 4.2 承认书 4.3环保测试报告、使用环保材料保证书 4.4产品的监视和测量控制程序. 五、 检验计划 5.1品质检验计划 5.1.1 批之构成：以一次送验量为单位检查批 5.1.2 抽验计划：依MIL-STD-105E 计数值抽样计划实施单次抽样 5.1.3 检验水准：一般检验水准采用Ⅱ级 特殊检验（S-2） 5.1.4 AQL 抽样标准：（Ⅱ级） 严重缺点：CR ——0 主要缺点：MA ——0.4 次要缺点：MI ——1.0 六、检验设备 6.1 游标卡尺 6.2 万用表 6.3编码器测试治具 七、定义（略） 八、环保测试： 鼎品科技有限公司 文件编号 DP-PG-SI-004 版本 V.1.0 文件名称 编码器类来料检验标准 生效日期 制定 沈国正/2014/3/18 审核 批准
8.1.验证供应商是否提供SGS 报告。 九、缺点判定标准 十、记录 10.1将检验结果记录在来料检验报告上。 10.2在物料标签上加盖判定章。 制定 沈国正/2014/3/18 审核 批准 序号 检验项目 缺点说明 缺点别 MA MI 1 一般检验 送料件与《验收入库单》核对，实物与料号不相符。 √ 2 外观检验 1.无环保测试报告. √ 2.无环保料号 √ 3.外包装无环保标识或标签. √ 4.端子与金属弹片有锈迹. √ 5.PIN 脚变形. √ 6.与工程样品对比不相符. √ 3 尺寸检验 脚距：与工程样品不相符. √ 4 电气测试 1.段落感与样品不相符. √ 2.转动时出现有杂音. √ 3.与工程承认样品对比不相符. √ 5 上锡试验 PIN 脚上锡度不良. √ 6 寿命测试 装入测试机内以36次/分。来回360°旋转10万次 后测试功能不正常 √
旋转式编码器概要 旋转式编码器的定义 旋转式编码器，是将旋转的机械位移量转换为电气信号，对该信号进行处理后检测位置速度等的传感器。检测直线机械位移量的传感器称为线性编码器。 特长 ①根据轴的旋转变位量进行输出 通过联合器与轴结合，能直接检测旋转位移量。; ②启动时无需原点复位。（仅绝对型） 绝对型的情况下，将旋转角度作为绝对数值进行并列输出。 ③可对旋转方向进行检测。 增量型中可通过A相和B相的输出时间，绝对型中可通过代码的增减来掌握旋转方向。 ④请根据丰富的分辨率和输出型号，选择最合适的传感器。 根据要求精度和成本、连接电路等，选择适合的传感器。 原理
分类 选择要点 增量式或绝对式 考虑到容许的成本，电源接通时的原点可否恢复、控制速度、耐干扰性等，选择合适的类型。 分解率精度的选择 在考虑组装机械装置的要求精度和机械的成本的基础上，选择最适合的产品。一般选择机械综合精度的1/2～1/4精度的分辨率。 外形尺寸 选定时还要考虑安装空间与选定轴的形态（中空轴、杆轴类）。 轴容许负重 选定时要考虑到不同安装方法的不同轴负载状态、及机械的寿命等。 容许最大旋转数 根据使用时的机械的最大旋转数来选择。 最高响应频率数 根据组装机械装置使用时的轴最大旋转数来定。 最大响应频率＝（旋转数/60）×分辨率 但是，由于实际的信号周期有所波动，所以选定时应针对上述的计算值，来选择留有余度的规格。 保护构造
?根据使用环境中的灰尘、水、油等的程度来选择。 ?仅灰尘：IP50 ?还有水、油：IP52（f）、IP64（f）（防滴落、防油） 轴的旋转启动转矩 驱动源的转矩为多少？ 输出电路方式 选择电路方式时应考虑到连接的后段机器、信号的频率、传送距离、干扰环境等。 长距离传送的情况下，选择线路驱动器输出。 术语解说 分辨率 轴旋转1次时输出的增量信号脉冲数或绝对值的绝对位置数。 输出相 增量型式的输出信号数。包括1相型（A相）、2相型（A相、B相）、3相（A相、B相、Z相）。Z相输出1次即输出1次原点用的信号。 输出相位差 轴旋转时，将A相、B相各信号相互间上升或下降中的时间偏移量与信号1周期时间的比，或者用电气角表示信号1周期为360°。 A相、B相用电气角表示为90°的相位差。 CW 即顺时针旋转（Clock Wise）的方向。从轴侧面观察为向右旋转，在这个旋转方向中，通常增量型为A相比B相先进行相位输出，绝对型为代码增加方向。 CW方向反旋转时为CCW（Counter Clock Wise）
语音信号频带传输通信系统仿真 ——基于DPCM编码与ASK调制 摘要本课程设计的主要内容是设计一个基于DPCM编码与ASK调制的语音信号频带传输通信系统，并对其进行仿真。该课程设计用的设计和仿真平台是MATLAB7.0集成系统中的Simulink。在Simulink中实现该课程设计，调整系统参数设置，通过观察比较发现输入的语音信号和输出的语音信号一致，其传输质量达到要求，最终结果达到设计的指标。 关键词DPCM编解；ASK调制解调；MA TLAB/Simulink 1 引言 本课程设计的内容为设计一个基于DPCM编码与ASK调制的语音信号频带传输通信系统，并对其进行系统仿真。该系统的主要步骤是录制一段语音信号，对其进行DPCM 编码后再进行ASK调制，送入加性高斯白噪声信道传输，在接收端对其进行ASK解调和DPCM解码以恢复原信号，回放比较传输前后的语音质量，并观察前后信号波形是否一致，绘制误码率曲线。 1.1课程设计的目的 1、对通信原理这门课程有更深入、更系统地认识。 2、掌握一个系统的整体过程，能够对一个系统有全面的了解和认识，能够根据要求设计所需要的系统。 3、掌握数字传输系统的好处与意义。 4、掌握模拟信号的数字化，即模拟信号的编码，本课程设计用的是DPCM编码。 5、掌握把数字信号转化为模拟信号，即数字信号的译码，本课程用的是DPCM的解
码。 6、掌握频带传输的意义和好处。 7、掌握频带传输的调制与解调，本课程为ASK的调制与解调。 8、学会运用设计平台来模拟所需设计的通信系统。 1.2课程设计的要求 1、模型设计应该符合工程实际，模块参数设置必须与原理相符合。 2、处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。 3、独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。 1.3设计平台 MATLAB中的Simulink。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 Simulink®是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试[1]。 2 设计原理
编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析 编码器工作原理 绝对脉冲编码器:APC 增量脉冲编码器:SPC 两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件. 旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 增量型编码器与绝对型编码器的区分 编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器(旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。 信号输出: 信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、
本篇文章发表在《制造技术与机床》2003年4期 空心轴不带内置轴承的角度编码器 准确度±20”±0.1”,内径50 mm至10 m 作者：Dr.Ing.Rainer Hagl 翻译：王桂芳 关于作者 Ing. Rainer Hagl 先生为德国Stuttgart大学的博士毕业生生。1992 加入德国海德汉公司，现任海德汉公司旋转和角度编码器研发部主管。 数控或电子同步轴越来越普遍地使用无框架电机或密封式空心轴电机，尤其在机床行业，印刷机械和纺织机械。这对消除如同步齿型带等带来的机械传动误差，提高传动的位置精度，减少速度波动和提高传动的动态特性显得非常重要。也容比较易设计象附加轴，夹紧轴或材料处理轴的信号线和电源线。 这些电机的位置编码器相应地也许要单独的设计。编码器的空心轴内径相应需要50mm。对于带摆动轴的机床旋转工作台轴，其轴径由0.5 米到几米。如望远镜电机的方位和提升轴要求的直径在5米以上。 设计人员希望将编码器内置于电机或轴承中从而模块化。如果电机轴承和测量轴达到一定的精度，编码器可以不用内置轴承。本文主要介绍用于带空心轴的驱动电机的模块式编码器的研究动态以及该编码器的特征和与其它设计的对比。 精度和扫描原理 旋转编码器和角度编码器的精度定义为一圈内及一个信号周期内的位置偏差如(图 1)。模块式编码器在一圈内的位置偏差主要是由刻度盘相对于扫描头的径向跳动和刻度本身的误差引起的。
一个信号周期内的偏差 图 1:一个信号周期内的位置偏差u (上图) 和一圈内的位置偏差a (下图) 一圈内的位置偏差的绝大部分来源于轴承，测量轴的机械结构和安装产生的径向跳动。而一个信号周期内的位置偏差来自扫描质量和信号周期的质量。 上述两种位置偏差对驱动特性具有实质性的影响（表1）并要越小越好，尤其是数字式速度
H.264编码算法的实现 在H.264编码具体实现过程中，采用了目前国际上应用最广泛的开源编码器X.264作为实现的基础。X.264和JM系列编码器、T.264编码器相比有着优秀的性能和出色效果。由于X.264没有提供直接的开发API，所以在本系统中的编码部分重新封装了X.264的编码API，便于软件系统的设计和使用。以下是本系统中H.264编码的具体实现过程： 1) RGB和YUV颜色空间的转换 在系统中通过Logitech摄像头获得的视频数据为RGB24格式，但是X.264的输入流为标准的YUV（4：2：0）的图像子采样格式。因此，在编码前需要将RGB颜色空间转换为YUV的颜色空间。实现的函数调用有InitLookupTable（）用于初始化色彩空间转换； RGB2YUV420（int x_dim, int y_dim, unsigned char *bmp, unsigned char *yuv, int flip）；用于实际的转换。由于人眼的生理特性，经过图像子采样后，实际的图像大小已经减小为采样前的1.5个样本点，即减小了一半的数据量。 2) 设置H.264编码参数 使用x264_param_default（x264_param_t *param）对当前需要编码的图像参数进行设置。包括数据帧数量（param .i_frame_total）、采样图像的长宽度和高度（param .i_width，param .i_height）、视频数据比特率(param .rc.i_bitrate) 、视频数据帧率（param .i_fps_num）等参数进行设置，以完成编码前预设置。 3) 初始化编码器 将上步中的设置作为编码器初始化的参数， x264_t*x264_encoder_open ( x264_param_t *param )。如果初始化失败将返回NULL，在这里需要对编码器初始化结果进行处理。 4) 分配编码空间 如果编码器初始化成功，则需要为本次处理分配内存空间 Void x264_picture_alloc（x264_picture_t *pic, int i_csp, int i_width, int i_height）。 5) 图像编码 将以上步骤初始化后的数据作为编码输入，使用下面的方法进行编码： int x264_encoder_encode( x264_t *h,x264_nal_t **pp_nal, int *pi_nal,x264_picture_t *pic_in,x264_picture_t *pic_out )；
高分辨率，高精度角度编码器 机械制造业作为基础工业，其发展在国民经济中有着举足轻重的作用，而精密测量技术是它发展的基础和先决条件。测量的精度和效率在一定程度上决定了制造业乃至技术发展的水平。元素周期表的发明者门捷列夫说过：“从开始有测量的时候起，才开始有科学。没有测量，精密科学就没有意义”。新的测量方法标志着真正的进步，测试技术的水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。仅就几何测量仪器的发展来看，在19世纪中叶以前，机械制造业中的主要测量工具是钢板刻线尺，测量精度为1mm。机械式测量器具，如游标卡尺和千分尺的出现，将测量精度提高到了0.01mm。量块出现以后，采用量块作为长度基准，大大推动了微差测量法的发展，将测量精度提高到了微米级。进入20世纪30年代、40年代以后，出现的电动量仪、光学量仪和气动量仪，以及诞生于近20年的激光干涉仪，隧道扫描显微镜，除继续使用机械式测量器具以外，还逐渐采用了基于几何光学与物理光学原理的光学量仪，这都极大的促进了当时技术的发展，为几何量的测量开辟了新的。 随着科学技术和制造业的发展，各个领域对测量微小尺寸的要求越来越迫切，传统的测量技术和设备难以在精度、效率及自动化程度方面完全满足要求，甚至根本无法实现。显然，融合当今的最新科学理论和技术成果，开发高效率的智能化精密测量系统有着重要的理论意义和实用价值。 角度是一个重要的计量单位，角度测量是计量技术的重要组成部分。不仅有以检测角度为目的的角度检测，还有为了检测的方便和可靠，将其他物理量也转换成角度量来进行检测的角位移检测。生产和科学的不断发展使得角度测
量越来越广泛地应用在工业、科研等领域，技术水平和测量准确度也在不断提高。 角度测量技术按照测量原理可以分为三大类：机械式测角技术、电磁式测角技术和光学测角技术。机械式和光学测角技术的研究起步较早，技术也已经非常成熟。光学测角方法比一般的机械和电磁方法有更高的准确度，而且更容易实现细分和测试过程的自动化，但使用我公司研究新的电感式测角技术将精度提高至±3″。在高精度角度测试技术领域，各种新型的测角技术不断涌现，成为高精度测角技术的主流方向。随着电子计算机技术的蓬勃发展，使得以近代波动光学为基础的光电检测法得以实现自动化，这极大地扩充了角度测量的应用范围。按照被测角性质可以分为静态角度测量和动态角度测量两种。高精度角度测试技术在静态角度测试领域己经日趋成熟，各种测试理论和方法日益完善。然而，实现动态角度的高精度测量，是测角技术领域的一个难点，也因此成为国内外测角技术研究的一个热点。 国内外角度测量的研究现状 1 机械测角法 测角技术中研究最早的是机械式测角法，主要以多齿分度盘为代表，它是一种基于机械分度定位原理的圆度分度技术。最早的多齿分度盘的雏形出现在20世纪20年代，完整的圆分度器件是由美国Gate公司研制成功的，并于1960年获得该技术专利，其分度为士o．25”。前苏联考纳斯机床厂研制的YLUI-05型角度测量仪最小分度间隔为15”，测量误差不大于O．1”。由于多齿分度盘的齿数不能无限增加，因此细分受到限制，由此而出现了差动细分方法。原理上，差动
标定现场编码器 因为现场编码器所使用地点不同，标定方法不尽相同，但原理相同。此处以轧机入口侧导板 编码器为例讲解。所谓标定是指对图1中红线框中的数值进行设定使得现场的位移变化量与 程序中的位移变化量相同（误差允许范围内）。标定后的值记为β，标定前的经验值记为α。 图1 1.程序中设定 ?现在程序中对所标定参数进行设定（经验值）。 ?设定位置如图2红线框所示 图2 设定值与图2中的蓝线框中的数值有关，如果是蓝线框是100则红线框为两位数， 如果蓝线框是1000则红线框为三位数，设定方法为双击，在对话框中Device栏中 进行输入数值。此处经验值为140记为α。 2.现场测量 ?在现场设备上确定一个测量的基准点（用胶带贴在设备上，在上划线作为每次测量的基准） ?移动现场设备，先进行一次点动，移动量不用很大确保以后的移动方向与此次点动方向相同（减小误差） ?移动现场设备，测量移动距离，记录为L1（473mm） ?在程序中查看程序中的移动量，查看位置如图红线框所示（有多处与此处数值相同）。 记录为S1（565.7mm）。
?再次移动现场设备（与上次方向相同）测量移动距离记录为L2（599mm）。 ?再此查看程序相同位置记录数据为S2（726.8mm）。 3.计算 ①ΔL=|L2‐L1|=126mm ②ΔS=|S2‐S1|=161.1mm ③β=ΔL÷ΔS×α=109.49 经过计算β值为109.49，现场实际测量不免有误差，多测几组（测量计算方法相同） 进行比较，得出最后结果此处给出结果β值为110。 4.验证 让设备移动较大距离（尽量减小误差），测得L1、S1、L2、S2，计算得出ΔL、ΔS比较 俩数值是否相同（误差允许范围）因为现场测量工具粗糙，此处认为误差在0.1mm即 为相同。
EC16编码器设计应用案例 摘要：介绍了一种基于单片机的智能仪器前面板的设计及实现方法。根据数字旋钮的特点，在硬件上设计了鉴相电路检测旋钮的正旋和反旋，巧妙地将旋钮扫描和按键扫描统一起来，以Philip低成本的Flash型单片机P89LPC922作为处理芯片，运用了定时中断、状态机、软件去抖、RS-232接口协议等方法实现软件设计，提高按键和旋钮的抗干扰能力，并介绍了用自定义的通信协议计算旋钮转动量和减少主机负担。具有良好的通用性，适用于短周期、低成本的按键和旋钮混合面板设计，并已成功地应用于数字存储大功率半导体管特性曲线图示仪。 关键词：单片机；智能仪器；面板；数字旋钮；鉴相电路 引言： 许多仪器的前面板通常是由诸多的旋钮、按键组成的混合界面。传统的仪器前面板上通常有两种旋钮，一种是电位器，用于调节连续变化的量；另一种是档位开关，用于调节间隔变化的量。它们嵌入在测量电路中，可以直接改变仪器的参数和设置。而在现代智能仪器[1]中，这两类调节均可以通过数字旋钮由微控制器将用户操作的变化量反馈给仪器的主处理器，再由主处理器改变仪器的参数和设置。所以，智能仪器上的数字旋钮和传统仪器上的旋钮在原理和处理方法上有很大不同。为了节省成本，面板处理往往采用体积小、性价比高的单片机（MCU）。运用单片机不但经济灵活，并可充分利用MCU逻辑处理的优势，大大简化外围连线，对旋钮按键混合控制系统[2]的处理尤为突出。 设计采用LPC900系列的P89LPC922Flash单片机来实现软件处理。P89LPC922采用高性能的处理器结构，6倍于标准80C51器件的速率，并自带波特率发生器。充分考虑单片机的资源和处理速度，分模块设计——按钮电路，旋钮电路，串口电路，扫描电路。用protel完成电路原理图，制作电路板，在KeilC环境下编写软件。软件和硬件相结合，协同实现整个面板。 1硬件设计及原理 1．1旋钮电路设计 1．1．1数字旋钮的工作原理 本设计选用常见的编码器EC16系列作为数字旋钮，如图1。4、5脚供固定之用，3脚接VCC（+5V），1、2脚在转动时输出连续脉冲。这种旋钮只有两种操作，即正旋和反旋。通过示波器可以观察到如图所示的旋钮转动时1、2脚的波形。
1.接近开关 接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（plc)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器 （即无触点开关），它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节等。
性能特点： ?在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。 ?当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。但不同的接近开关检出距离也不同。 ?有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。
分类： ?无源接近开关这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开 关的闭合状态。当磁或者铁质 触发器靠近开关磁场时，和开 关内部磁力作用控制闭合。特 点：不需要电源，非接触式， 免维护，环保
课程设计 课程名称: 通信原理 设计题目：DPCM通信系统设计 学院：电力学院 专业：智能电网信息工程 班级：00000000000 姓名：0000 学号：00000000000 成绩： 指导教师：00000 日期：2020 年6月22日—2020 年6月29日
课程设计成绩考核表
设计说明 首先安装MATLAB软件，然后熟悉软件环境以及各个模块并利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，建立一个很小的系统，用示波器观察正弦波信号的平方的波形；理解DPCM编码及解码原理图并根据DPCM编解码原理图设计一个DPCM 编码与解码系统；改变不同模块的数据并用示波器观察编码与解码前后的信号波形；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能，从而更深入地掌握DPCM编码与解码系统的相关知识使自己受益。 关键词：差分脉冲编码调制；编码；解码
1 绪论 (1) 1.1 课程设计意义 (2) 1.2课程设计的步骤 (2) 1.3 课程设计要求 (2) 2 DPCM通信原理的介绍 (3) 2.1 预测编码简介 (3) 2.2 DPCM的基本原理 (4) 2.3 差分脉冲编码调制原理及性能 (4) 3 Simulink仿真过程分析 (7) 3.1 Simulink仿真建模 (7) 3.2 DPCM编码与解码的参数设置 (7) 3.3仿真结果的分析 (11) 4 程序仿真 (12) 4.1仿真程序 (12) 4.2仿真程序运行结果 (12) 结论......................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献.. (14)
1 概述 轴角位置模数转换器（Resolver-Digital-Converter, RDC）是一个低成本具有12位分辨率的单片跟踪式轴角位置模数转换器 主要应用有，马达控制、机床控制、机器人控制、过程控制、动力转向控制、集成启动/发电控制及电动车动力驱动控制 1.1I/O接口 Input: 差分模拟输入 sin/sinlo. Cos/coslo. Output:1） 绝对位置和速度输出：并行和串行12-位数据 增量编码器仿真输出（1024脉冲/转） 可编程正旋振荡器输出（DDS） 1.2主要技术指标 1000RPS最大跟踪速率，12为分辨率 可编程正旋振荡器输出（10、12、15、20KHz) 角度跟踪精度可达22角分 小尺寸：44脚- LQFP封装 图中线圈A与线圈B互相垂直。如果将线圈C输入正弦电压，并旋转线圈C，那么在线圈A与线圈B中将感应出两个电压， V A = KE C Sin θ V B = KE C Cos θ where E C = E I Sinωt; K是旋转变压器的变比 So that V A = K E I Sinωt Sin θ (SIN) V B = K E I Sinωt Cos θ (COS)
用MATLAB的SIMULIK模块构造出两信号的波形如下图所示意 图2：调制后的高频SIN/COS波形图
如果我们用 Va 乘以Cos φ，Vb 乘以Sin φ，并将它们在一个减误差放大器中相减，从而产生= K E I Sin ωt Sin θ Cos φ ? K E I Sin ωt Cos θ Sin φ 生角φ，使Ve 变成0。基本上，我们会设计一个电路，此 图4：系统的设计框图 了实现输入信号的幅值匹配调整以及高频滤波。见下图： V E = K E I Sin ωt Sin (θ ?φ ) 我们会设计一个电路来产电路是一个带有相位感应检测器、积分器及电压控制型振荡器的闭环系统，它使Sin (θ ?φ )趋向于零。其数字输出，在一定的 精确度上，与旋转变压器轴的夹角大致相同。图4是轴角位置模数转换器的框图。 1.4 几个主要电路的实现 输入buffer 电路：目的：为5：对应的PSPICE 仿真波形如图6 图5：输入BUFFER 电路
各种编码器的调零方法 增量式编码器的相位对齐方式 增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。 上述验证方法，也可以用作对齐方法。 需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作讨论。 绝对式编码器的相位对齐方式 绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下：1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号；
编码器 1传感器 —将要测量的物理量转换成可读取、处理的另一个物理量，现代控制中最常用的就是电信号。 如果把计算机、可编程控制器比喻为自动化控制的“大脑”，那么传感器就是自动化控制的“眼睛”,是机电一体化的信息反馈装置.由计算机、执行机构、执行机构内部反馈构成的控制系统，称为开环控制；由计算机、执行机构、执行机构内部反馈、执行效果外部传感器信息反馈构成的控制系统，称为闭环控制。 传感器的电信号有模拟量型和数字量型，模拟量就是电流或电压的大小变化模拟被测量物理量的大小，如果传感器输出的模拟量电信号已经是标准的信号，例如4—20mA、0—20mA、1—5V、0—10V等，这样的传感器有时也称为变送器。 传感器的电信号有时也用电压、电流高于某个域置或低于某个域置来代表1或0的数字信息，或用光信号的通、暗来传递信息，这样的传感器就是数字量输出型。 2编码器 —角位移,线位移及转速传感器. 编码器是以数字化信息将角度、长度的信息以编码的方式输出的传感器，其具有高精度,大量程测量,反应快,数字化输出特点;体积小,重量轻,机构紧凑,安装方便,维护简单,工作可靠。 编码器以测量方式来分，有直线型编码器,角度编码器,旋转编码器。 如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。 3增量型编码器(旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。
实验四DPCM和PCM系统的量化噪声 一、[实验目的] (1) 了解脉冲编码调制的原理。 (2) 了解均匀量化、非均匀量化的原理。 (3) 掌握均匀量化的缺点、非均匀量化的优点，从感性上知道为什么要引入非均匀量化。 (4) 了解增量调制的原理和特点。 (5) 学会用MATLAB 软件进行增量调制( ΔM)仿真实验。 二、[实验器材] 1．计算机一台 三、[实验原理] (1)图1 为PCM 系统的原理框图。由该图及所学知识可知，PCM 系统主要由抽样、量化和编码3部分组成。 1) 抽样 根据抽样定理，若x (t)表示信号源发出的样本函数，抽样器以抽样率fs ≥fm采得样值，则可以由样值无失真恢复原始信号，这里m f 是x(t)频谱中的最高频率。 2) 量化 每个信号样值量化成2^L个幅度电平之一，L是样值量化后的二进制位数。 对于均匀量化器，输出电平标定为，对应的输入信号幅度范围是 ，这里的Δ是步长，它的值是量化范围与量化级数的商。 图1 3) 编码 编码器根据PCM 编码规则将量化值数字化。编码方法也是多种多样的，现有的编码方法中，若按编码的速度来分大致可分为低速编码和高速编码两大类。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为3 种：逐次比较型、折叠级联型和混合型。经过信道传输的二进制码按照与上面3 步相反的逆过程进行解码、扩张和滤波得到输出信号。 (2)增量调制( ΔM)是在PCM 方式的基础上发展而来的另一种模拟信号数字化的方法。ΔM可以看成是DPCM 的一种简化形式，它们都是用二进制形式去表示模拟信号的方法。
在增量调制方式下，采用1比特量化器，即用1 位二进制码传输样值的增量信息，预测器是一个单位延迟器，延迟一个采样时间间隔。预测滤波器的分子系数向量是[0，1]，分母系数为1。当前样值与预测器输出的前一样值进行比较，如果其差值大于零，则发1 码，如果小于零，则发0 码。 四、[实验内容] 使用抽样量化编码器和DPCM编码器分别对同一正弦信号进行量化和编码 五、[实验结果] PCM实验程序代码： 1) 连续信号的均匀量化的主程序 t=[0:0.01:10]; a=sin(t); [sqnr8,aquan8,code8]=u_pcm(a,8); [sqnr16,aquan16,code16]=u_pcm(a,16); sqnr8 %N=8 时的信号量化噪声比 sqnr16 %N=16 时的信号量化噪声比 % 信号波形及其量化后的曲线 plot(t,a,'-',t,aquan8,'-.',t,aquan16,'-',t,zeros(1,length(t))); legend('信号波形','8电平量化','16电平量化','Location','SouthEast') Array 012345678910