一种新型高速数显表的设计与实现

　　圆感应同步器和数显表是经纬仪测角的核心部件，提供经纬仪指向的方位和俯仰角度值。目前国内一般数显表静态精度很高，但是动态精度较低，无法满足快速目标的测量要求，因此需设计一种新型高速数显表。这种新型数显表用于高速、高精度动态检测角度位移，它采用定尺激磁鉴相方式，以圆感应同步器为传感元件，以大规模集成电路为核心，具有体积小、速度快、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等优点。

　　1 、数显表工作原理

　　数显表采用定尺激磁鉴相方式，原理如图1所示。

       定尺激磁有以下优点：

　　(1)激磁信号经功率放大后直接送到定尺，没有中间环节，因此激磁功率较大，便于信号处理;

　　(2)采用定尺激磁，可以使滑尺处在均匀磁场中，感应信号与位置的函数关系更接近于正弦函数，失真度小，有利于提高细分精度;

　　(3)由于滑尺小，易屏蔽，可提高抗干扰能力;

　　(4)微弱的感应信号从滑尺感应出来，阻抗小，易匹配。

　　2 、系统电路分析

　　我们采用大规模集成电路AD2S80(RDC)作为数字信号处理芯片。它是跟踪式单片集成电路，是ANALOG DEVICES公司新一代RDC。它可用于旋转变压器、感应同步器的数字转换，由于它将感应同步器的信号转换为自然二进制数是采用一种比率式跟踪方式，输出数字角度只与输入的正弦和余弦信号的比值有关，而与它的绝对值无关，因此具有较高的噪声抑制能力，减少由于从感应同步器经远距离传输带来的误差。

　　同时使用EPROM译码，LED数码显示出角位移量。系统采用总体开环，数字信号处理单元由AD2S80及外围器件构成，它完成正余弦函数变化的角度信号。AD2S80的分辨率和动态性能可任意选择，可供选择的分辨率为10、12、14、16bit，可通过SC1和SC2的输入逻辑电平来选择。我们根据技术要求选择12bit，它的转换器跟踪速度上限取决于集成电路内压控振荡器输出频率的最高上限MAXf ，对于AD2S80它的最高上限频率为:

　　跟踪速度上限可由下式计算

　　式中：2np = ( n 是输出分辨率)，对于12位，p = 4096。

　　根据以往工作经验，数显表实际跟踪速度范围为：0～180°/S，可以满足跟踪速度指标要求。

　　数显表电路原理如图2所示，主要由以下部分组成

　　2.1 振荡电路

　　对振荡电路我们采用了一个场效应管来控制电路增益的振荡电路，它波形失真小，电路中差分对管够成的检波放大电路给压控电阻提供与振幅有关的控制电压，以实现自动稳幅功能，输出振幅的稳定性可达到0.1%，输出振幅的调节率为100:1，温度系统1mV/℃。