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摘要：

光學(xué)斬波器用于向光源引入穩(wěn)定的調(diào)制發展契機。該調(diào)制的穩(wěn)定性可以通過抖動來表征，既斬波波形的邊沿時序相對于理想時鐘的變化促進進步。抖動可以以時間（秒）或相位（度）為單位表示流動性，因此有時稱為“周期抖動”或“相位抖動”鍛造。在本技術(shù)說明中競爭激烈，我們定義了光學(xué)斬波實驗背景下的抖動持續創新，并提供了使用該定義的測量協(xié)議和結(jié)果。

引言：

顧名思義空白區，光學(xué)斬波器用于將連續(xù)波光源轉(zhuǎn)換為用戶定義頻率的斬波波形協調機製。斬波周期的變化稱為抖動。通常形勢，斬波周期的高度可重復(fù)性至關(guān)重要實踐者，因此抖動是光學(xué)斬波器的關(guān)鍵品質(zhì)因數(shù)。因此約定管轄，了解如何測量抖動對于比較光斬波器產(chǎn)品至關(guān)重要數據。

通過直觀的例子來理解抖動是最容易的“l揮？紤]將光學(xué)斬波器鎖定到穩(wěn)定的外部參考頻率[1]顯著，并將外部參考和斬波的光學(xué)信號饋送到示波器。將示波器配置為在穩(wěn)定參考的邊沿觸發(fā)開放以來，通過顯示具有持久性的波形占，可以很容易地看到抖動如何影響斬波信號：光信號的抖動將導(dǎo)致其邊沿模糊，如圖1所示提供了有力支撐。

圖 1：使用示波器可看到抖動。斬波信號邊沿將“抹掉”以周期抖動 σT 為特征的時序分布進一步意見。通過理想或平均周期 ?T ? 標(biāo)準(zhǔn)化增幅最大，可以將其轉(zhuǎn)換為相位（單位：°）。

如果測量 N 個周期生產能力，抖動表示各個測量值 Ti 相對于其平均值 ?T ?的分布最新，以峰峰值或 RMS（均方根）表示：

平均抖動可以用秒或度來表示：

抖動特征的時間尺度是多少體驗區；即應(yīng)該收集多少個周期？一般來說活動上，我們選擇的時間尺度足夠長有望，以便達(dá)到抖動的穩(wěn)定值，但又不能太長導向作用，以免斬波器內(nèi)部計時的長期頻率漂移變得明顯方案。在實踐中，這通常相當(dāng)于幾十秒到幾分鐘的數(shù)據(jù)收集時間尺度十大行動，這取決于斬波頻率（N在幾百到幾萬的量級上）左右。

機械相位還是光學(xué)相位背景下？

由于光學(xué)斬波器依賴于機械旋轉(zhuǎn)葉片，每次機械旋轉(zhuǎn)都會產(chǎn)生多個光學(xué)周期可靠保障，因此已發(fā)布的斬波器規(guī)范中關(guān)于抖動單位的規(guī)定存在一些含糊之處：我們是在討論機械相位還是光學(xué)相位自然條件？

具有 n 個槽的光學(xué)斬波輪每機械旋轉(zhuǎn) 360°，將前進 n×360°opt（光學(xué)角度）開展。我們將這些單位指*為光學(xué)度數(shù) (°opt) 和機械度數(shù) (°mech)互動互補。圖 2 顯示了 6 槽葉片的區(qū)別。

圖2：6槽斬波器葉片的光學(xué)相位和機械相位之間的關(guān)系

以機械角度表示抖動可以使測量結(jié)果看起來更有利 n 倍意料之外。例如，1°mech 的抖動對于 6 槽葉片來說是 6°opt形式，對于 100 槽葉片來說是 100°opt置之不顧。然而，光學(xué)斬波器用戶對葉片的機械方向不太感興趣數字化，因為理想情況下方便，所有 n 個槽都是相同的。換句話說改革創新，旋轉(zhuǎn)機械斬波器只是用于調(diào)制光源的許多方法中的一種知識和技能，并且抖動規(guī)格及其單位應(yīng)該與該方法無關(guān)。

抖動的來源：

機械斬波器的光學(xué)抖動有多種因素新模式，定義和討論如下實現。

1.電機速度穩(wěn)定性：當(dāng)轉(zhuǎn)子上施加非零扭矩時，斬波電機的速度會發(fā)生變化提高。這些扭矩本質(zhì)上是隨機的或者說是確定性的可以使用，并且隨著每一次機械旋轉(zhuǎn)而重復(fù)。電機的閉環(huán)控制紮實，如SR542所實現(xiàn)的效高化，調(diào)整電機驅(qū)動以保持固定速度，從而補償這些扭矩投入力度。然而創造，控制回路的增益和帶寬是有限的，所以總是有一些殘留和時變誤差貢獻法治。隨機扭矩產(chǎn)生相位誤差設備製造，可以合理地描述為正態(tài)分布的噪聲，而確定性誤差在Φshaft軸上出現(xiàn)重復(fù)攻堅克難。

電動機中確定性扭矩的一個特別明顯的來源被稱為齒槽扭矩管理，該術(shù)語旨在喚起諸如滴答作響的時鐘之類的有齒裝置的離散旋轉(zhuǎn)步驟。齒槽轉(zhuǎn)矩取決于轉(zhuǎn)子的角取向雙向互動，即轉(zhuǎn)子軸效率和安，并且將以隨著每次機械旋轉(zhuǎn)而重復(fù)的模式來調(diào)節(jié)軸速度設計能力。對于直流電動機，齒槽效應(yīng)是由于轉(zhuǎn)子和定子之間的磁力變化而產(chǎn)生的深入開展。齒槽效應(yīng)在直流步進電機中非常明顯更為一致，在典型的開槽無刷直流電機中也存在。

 相比之下空間廣闊，SR542 中使用的無槽無刷直流電機旨在最大限度地減少轉(zhuǎn)子-定子相互作用力的變化至關重要，從而提供均勻的旋轉(zhuǎn)扭矩。然而服務品質，完*消除齒槽效應(yīng)具有挑戰(zhàn)性，特別是在低速情況下組成部分。在較高速度下影響，轉(zhuǎn)子的慣性往往會平滑由任何齒槽扭矩引起的加速度。

2.葉片缺陷：由于任何真實世界的制造過程的過程中，斬波器葉片的孔徑位置和寬度都會與理想值存在微小偏差（其中理想值由完*對稱給出：相似邊緣之間的角間距應(yīng)為360°機械/n）發展契機。如果孔徑之間的偏差不同，則會導(dǎo)致光學(xué)抖動促進進步。然而發力，這種抖動是確定性的，每次機械旋轉(zhuǎn)都會重復(fù)達到。同時智能設備，均勻影響所有孔徑的系統(tǒng)偏差（例如光蝕刻葉片的蝕刻過度或蝕刻不足）將顯示為占空比中的誤差。這些缺陷可以被認(rèn)為是葉片的指紋蓬勃發展，每個葉片都獨*無*的特點。

3.葉片同心度：如果葉片未與電機軸（旋轉(zhuǎn)軸）同心安裝，則當(dāng)其移動時經(jīng)過用戶光束點時重要性，線性槽速度將隨平均值呈正弦變化又進了一步，從而調(diào)制 f 軸處的光周期。葉片同心度可以通過軸多元化服務體系、輪轂和斬波葉片之間嚴(yán)格的機械公差來優(yōu)化規劃。葉片翹曲和平面外傾也會導(dǎo)致  Φ 軸產(chǎn)生確定性周期誤差，因此小心處理斬波器葉片以使其保持平整非常重要深度。

測量和結(jié)果：

為了評估上述每種效應(yīng)對斬波器抖動的影響帶動擴大，我們收集了 N 個周期的光信號，并將測量的周期繪制為時間的函數(shù)與時俱進，以及所有測量值的直方圖性能。 我們不是以周期為單位繪制（秒），我們是以光學(xué)相位（°opt）為單位進行繪制綜合運用。每個測量周期 Ti 均轉(zhuǎn)換為相位誤差 δψi供給，

如下所示其中，T是所有N次測量的平均周期進行探討。

相位抖動只是 N 個相位誤差測量的 RMS 值落到實處，并可視化為相位誤差直方圖的寬度。

圖 3 為設(shè)定點斬波頻率為 1 Hz 的 5 槽葉片的周期誤差與時間的關(guān)系示例技術創新。原始周期測量與時間的關(guān)系如圖 3a 所示。在圖 3b 中重要作用，所有測量的周期誤差都被收集到直方圖中持續向好。所有周期測量值的直方圖分布寬度（藍(lán)色輪廓），以平均值的標(biāo)準(zhǔn)差 (σ) 為特征充足，為 0.359°opt進展情況。該分布包括上面討論的所有抖動源，并代表以 1 Hz 運行的典型斬波實驗會經(jīng)歷的抖動綠色化發展。

(圖3a左側(cè))周期誤差與時間重要意義。數(shù)據(jù)點根據(jù)其槽號進行顏色編碼（即每5個數(shù)據(jù)點為相同顏色）蓬勃發展。對數(shù)據(jù)進行正弦擬合，頻率等于軸頻率（fchop/5）自動化方案，作為眼睛的引導(dǎo)密度增加，以突出對相位誤差的確定性貢獻(xiàn)有效性。僅顯示采集數(shù)據(jù)的*10次機械旋轉(zhuǎn)。

(圖3b右側(cè))來自圖3a的直方圖數(shù)據(jù)高端化。顏色編碼與來自圖3a的顏色編碼匹配力量。計算“所有槽”和單個槽的σ值，并將其報告為與平均相位誤差的RMS偏差提單產。

對于 n 槽葉片深入實施，每第 n 個周期測量都是對同一槽的重復(fù)測量。因此發展空間，我們?yōu)榕c該葉片的 5 個槽相對應(yīng)的周期測量值分配不同的顏色效果。以槽 1 為例（綠色）。它的平均周期誤差約為?0.65°opt足了準備。這意味著標(biāo)記槽位 1 周期結(jié)束的邊緣比預(yù)期早 0.65°opt合作關系。非確定性抖動將綠色分布的寬度設(shè)置為僅為 0.070°opt，因此相位誤差從一轉(zhuǎn)到另一轉(zhuǎn)的再現(xiàn)性非常好深刻內涵，并且由確定性誤差主導(dǎo)傳遞。簡單地說，對于單個槽位深入闡釋，相位誤差的確定性源確定平均值相關性，而非確定性源確定抖動（標(biāo)準(zhǔn)偏差）完成的事情。  

在圖 3a 中，提供了 f軸 處的正弦曲線擬合穩定，以突出 5 槽葉片在這種低斬波頻率下的大部分“全槽” 光學(xué)抖動可歸因于相位誤差的確定性來源改造層面。從數(shù)量上看，“全槽”抖動比“單槽位”平均值大近六倍優勢與挑戰。然而經驗分享，歸根結(jié)底，典型的斬波器實驗對所有抖動貢獻(xiàn)的總和很敏感趨勢，重要的指標(biāo)是“全槽”抖動有力扭轉。只有當(dāng)用戶可以將光學(xué)快門布置成每第n個光學(xué)周期通過一次時，他們才能利用由“單槽位”相位誤差分布 所示的優(yōu)異可重復(fù)性環境。  

請注意空間載體，確定性并不一定意味著正弦曲線。雖然安裝同心度會帶來與 Φ 軸呈正弦曲線的周期誤差相對簡便，但葉片缺陷會引入槽與槽之間的隨機周期誤差（每次機械旋轉(zhuǎn)都會重復(fù)，但不一定是正弦曲線）流程。根據(jù)經(jīng)驗合作，我們發(fā)現(xiàn)齒槽誤差通常以 ～sin( Φ軸) 或 ～sin(2 Φ軸) 形式出現(xiàn)，但這取決于斬波電機的結(jié)構(gòu)助力各業。

接下來讓我們看看相位誤差測量值隨斬波頻率的變化極致用戶體驗。同心度和葉片缺陷將導(dǎo)致與頻率無關(guān)的相位誤差，因為它們只取決于幾何形狀應用。然而建議，齒槽誤差將在更高的速度下減小，因為位置相關(guān)的齒槽加速度將具有更少的時間來改變旋轉(zhuǎn)軸的速度相貫通。因此不斷發展，通過考慮周期誤差測量的頻率依賴性，可以對確定性貢獻(xiàn)進行一些分離自動化方案。

          (圖4a) 相位誤差與時間的關(guān)系。                    (圖4b) 相位誤差直方圖線上線下。

圖 4：fchop = 100 Hz 時 SR542 5 槽葉片的相位誤差測量

圖 4 顯示了相同的 5 槽斬波葉片發揮重要作用，其運行速度提高了 100 倍，其中 fchop = 100 Hz數據顯示。與圖 3 相比（為了便于比較高質量，保留了 y 軸比例），很容易看出在較高軸速度下增加角動量的有益效果：f軸 處正弦調(diào)制的總體幅度減小記得牢，并且每個槽的“單槽”變化大大減少註入了新的力量。在此速度下重要的作用，轉(zhuǎn)子的慣性“平滑”了齒槽扭矩，剩余的正弦相位誤差可能是由于葉片安裝位置的較小同心度誤差造成的特點。 同時積極回應，在直方圖（圖 4b） 中看到窄峰表明出色的電機速度控制。

請注意又進了一步，槽 1 和 2（綠色和紅色）彼此重疊多種場景，因此僅分辨了 4 個峰。此外新的力量，沒有方法可以保證每次試驗中的槽位都是相同的先進水平，因此圖 4 中的槽位 0 不一定與圖 3 中的槽位相同。

           (圖5a) 相位誤差與時間的關(guān)系重要平臺。                       (圖5a) 相位誤差與時間的關(guān)系。

圖 5：fchop = 600 Hz 時 SR542 30 槽葉片的相位誤差測量核心技術。

圖 5 顯示了 30 槽頻率為600Hz的相位誤差和抖動應用提升，在與圖 4 相同的軸速度 f軸 = 20 Hz 下獲得，齒槽效應(yīng)被很大程度上抑制創造性，并且周期的正弦變化可能是由于同心度誤差造成的（注意與圖 4 類似的正弦幅度）發展的關鍵。然而，相位誤差模式不再主要是正弦曲線規模設備。我們繼續(xù)提供正弦擬合真諦所在，因為（1）它有助于識別同心度誤差，（2）它可以作為 Φshaft 的參考競爭力，強調(diào)相位誤差相對于軸方向的重復(fù)性充分。

正弦殘差（減去正弦擬合后剩余的相位誤差）包含來自葉片缺陷（在某種程度上，這些缺陷是隨機的而不是正弦本身）和將高斯噪聲與該指紋卷積的隨機誤差的確定性貢獻(xiàn)集聚。顏色編碼使得很容易看到相位誤差圖案（“指紋”）競爭力，其隨著每次機械旋轉(zhuǎn)而高度重復(fù)。

抖動與頻率：

5 槽發展基礎、10 槽兩個角度入手、30 槽和 100 槽斬波葉片的抖動數(shù)據(jù)與斬波頻率的函數(shù)關(guān)系如圖 6 所示。圓圈表示“所有槽”RMS 抖動同期，而三角形表示平均值生產效率。每個斬波頻率處的 n 個“單槽”抖動值。這些圖中還顯示了每個斬波器葉片的已發(fā)布抖動規(guī)格（虛線）效果。

圖6：RMS相位誤差與頻率的關(guān)系

抖動與葉片和頻率相關(guān)，但這些圖中確實出現(xiàn)了一些總體趨勢。在低速下有效性，小力（隨機的和確定性的創新內容，即齒槽效應(yīng)）會對相位誤差產(chǎn)生很大的影響，這一點在*低斬波速率下“所有槽”和“單槽”指標(biāo)觀察到的抖動增加中顯而易見廣泛關註。 SR542 斬波器頭的工廠校準(zhǔn)包括齒槽加速度的測量服務延伸。這些測量結(jié)果用于計算 SR542 控制器用于消除齒槽轉(zhuǎn)矩的補償電流。因此具有重要意義，我們能夠?qū)夭ㄆ鞯墓ぷ鞣秶鷶U展到比上一代斬波器慢一個數(shù)量級的軸速度進一步。除了*低的軸速度之外，“全槽”抖動通常會接近某個漸近值強大的功能，即由葉片缺陷和同心度誤差的頻率無關(guān)貢獻(xiàn)設(shè)定的本底噪聲實際需求，而“單槽”抖動繼續(xù)由于慣性平滑而改善。        

表1中列出了實測性能和已發(fā)布規(guī)格的表格比較優勢。為簡單起見善謀新篇，為每個葉片選擇單個斬波頻率。顯示了“所有槽”和“單槽”抖動值便利性，但由于“所有槽”測量與大多數(shù)斬波實驗相關(guān)方法，因此應(yīng)將該值與已發(fā)布的規(guī)格進行比較。

表1：各種斬波器葉片在選定斬波頻率下的相位抖動穩中求進。

結(jié)論：

最后，在比較不同光斬波器的抖動規(guī)格時最深厚的底氣，請注意單位。光學(xué)度數(shù)的使用是*相關(guān)和透明的振奮起來。此外品質，應(yīng)該使用所考慮的葉片的所有槽來計算抖動統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

這里提出的分析使用相位誤差測量與時間的關(guān)系以及相應(yīng)的直方圖深入各系統，對于隔離各種抖動源具有指導(dǎo)意義解決問題，特別是在多個頻率設(shè)定點重復(fù)時。這種分析有助于了解機械斬波器的優(yōu)點和局限性作用，為實驗操作參數(shù)的選擇提供信息相互配合，或診斷大于預(yù)期的相位噪聲。

有幾個來源會影響斬波光束上的整體抖動著力增加≈悄芑?？梢允请S機的或確定性的，并且隨著機械旋轉(zhuǎn)而重復(fù)處理，如齒槽扭矩建設、葉片缺陷和葉片的非同心安裝等情況。一些確定性來源（齒槽效應(yīng)和同心度）將與 Φ軸（或其諧波）大致呈正弦關(guān)系助力各行，而其他來源（葉片缺陷）可以作為軸方向的函數(shù)隨機分散姿勢。通常相互融合，以可用的最高軸速度進行斬波有利于消除齒槽扭矩引起的誤差。同時綠色化，葉片缺陷和同心度會產(chǎn)生與頻率無關(guān)的誤差不同需求。為了最大限度地減少同心度誤差，在將葉片安裝到輪轂上時應(yīng)注意不要引入徑向偏移保持穩定。最后總之，由于葉片制造誤差通常具有固定的橫向尺寸，因此這些誤差將對較高槽數(shù)的葉片產(chǎn)生更顯著的影響不斷進步，因此使用盡可能少的槽數(shù)也是有利的工藝技術。

參考文獻(xiàn)

[1] Dana F. Geiger. Phaselock Loops for DC Motor Speed Control. John Wiley & Sons, 1981.