Исследование влияния температуры на погрешность инкрементных преобразователей линейных перемещений, основанных на растровых структурах Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 681.78

DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-6-539-548

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОГРЕШНОСТЬ ИНКРЕМЕНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, ОСНОВАННЫХ НА РАСТРОВЫХ СТРУКТУРАХ

С. В. Медников, А. Н. Тимофеев, А. С. Васильев, А. В. Прокофьев

Университет ИТМО, 197101, Санкт-Петербург, Россия E-mail: mednikov_sv@corp.ifmo.ru

Рассмотрено влияние температуры на погрешность инкрементных оптико-электронных преобразователей линейных перемещений, основанных на растровых структурах. Описаны основные принципы функционирования оптико-электронных преобразователей линейных перемещений. Проведенный анализ составляющих дополнительной погрешности от воздействия колебаний температуры окружающей среды, показал, что наибольшее влияние оказывают изменения линейных размеров растровых структур, обусловленные линейным расширением материала растров. Приведены результаты экспериментальных исследований погрешности преобразователя ЛИР-14, вызванной изменениями температуры окружающей среды, и дана оценка степени влияния составляющих погрешности, обусловленной этим явлением.

Ключевые слова: преобразователь линейных перемещений инкрементный, растры штриховые, метод растровой модуляции, принцип интерполяции сигналов

Введение. В инкрементных оптико-электронных преобразователях линейных перемещений (ОЭПЛП), выпускаемых фирмами „DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH" и „Balluff" (Германия), „RENISHAW" (Англия), „GIVI MISURE" (Италия), ОАО „СКБ ИС" (Россия), используется растровое сопряжение, что позволяет при помощи преобразования оптических сигналов в оптико-электронном тракте с высокой точностью измерять линейное перемещение [1—7]. В таких устройствах информативные сигналы постоянно претерпевают преобразования, связанные с обработкой: сначала выполняется преобразование оптических сигналов, модулированных растровым сопряжением, в электрические, а затем их фильтрация, интерполяция и представление в форме, удобной для выделения информации о величине и направлении перемещения.

Изменяющиеся параметры окружающей среды, особенно температура, воздействуют на процессы преобразования сигналов, вызывая дополнительную погрешность.

Целью статьи является теоретическое и экспериментальное исследование дополнительной погрешности инкрементных ОЭПЛП, вызванной изменением температуры окружающей среды.

Основные принципы построения и функционирования ОЭПЛП. В основе действия ОЭПЛП лежит принцип растровой модуляции оптического излучения, использующий обтю-рационное сопряжение двух растров [1—3] (рис. 1): кодирующей структуры (КС), которая перемещается вдоль контролируемого направления x, и неподвижной анализирующей структуры (АС) от источника оптического излучения, находящегося в фокальной плоскости оптической системы (ОС), параллельный пучок падает на сопряжение двух растров, расположенных с одинаковым шагом w. Поскольку наименьшую погрешность ОЭПЛП обеспечивает че-тырехфазная схема растрового сопряжения [1, 6], то после АС располагают фотоприемники ФП1—ФП4. Каждый фотоприемник смещен друг относительно друга на четверть шага растра

(ч/4), поэтому электрические сигналы Ц1, Ц2, Ц3, Щ (рис. 2) на каждом фотоприемнике при перемещениях КС на х будут сдвинуты по фазе ф на л/2 относительно друг друга. Для формирования каждого квадратурного сигнала Щ Щц фотоприемники включают попарно через один, т.е. ФП1 с ФП3 и ФП2 с ФП4. Знак фазового сдвига между квадратурными сигналами Щ и Щ характеризует направление измеряемого перемещения. Если фазовая диаграмма исходных измерительных сигналов идеальна, т.е. векторы и1, и2, И3, И4 строго квадратурны и имеют одинаковую амплитуду, то ф пропорционален х и изменяется от 0 до 2л при изменении х от 0 до величины х = ч:

Ф = — х. (1)

ч

ФП

ОС

ч/4

Рис. 1

и1 и2

из и.

в " в .

Рис. 2

Синусоидальные сигналы в ОЭПЛП преобразуются с помощью, например, триггеров, в прямоугольные А, В, А, В. В результате измеряемое перемещение х представляется после-

довательностью прямоугольных импульсов, причем каждый импульс соответствует перемещению КС на один шаг н. С целью повышения точности и разрешающей способности ОЭПЛП используют электронные интерполяторы [6] при определении дробной части ф.

На практике амплитуды и другие параметры информативных сигналов несколько различаются, и строгая коррекция этих вредных воздействий возможна лишь при фиксированных условиях эксплуатации [1, 6].

Анализ составляющих дополнительной погрешности ОЭПЛП от воздействия температуры. Колебания температуры окружающей среды оказывают воздействие на элементы ОЭПЛП и приводят к изменению фазового сдвига суммарного сигнала 5ф. Поскольку счетные импульсы, определяющие количественно величину перемещения, связаны с фазой информативного сигнала, возникает дополнительная погрешность их положения (дополнительная составляющая погрешности измерения).

Например, при относительном изменении амплитуды сигнала 5^ в одном из каналов дополнительная погрешность будет определяться выражением [1, 3]:

5ф =

J_ 2п

arctg

(2 + 8U1)m sin ф + 6U1

ф

2m cos ф

где m — глубина модуляции оптического излучения в канале.

При малых отклонениях AUj от номинала Uj относительную фазовую погрешность 5ф можно определить, используя приближенное соотношение:

5ф =

1 дф

5U1 =

1

m

cos ф +—sin2ф

5U1.

(2)

2п ди1 1 4пт

На рис. 3 показаны зависимости относительной величины 5ф от ф для возможных значений 5^ от -0,05 до +0,05 В при глубине модуляции т = 0,5. Видно, что погрешность имеет периодический характер, ее значение определяется глубиной модуляции излучения, а период — текущим значением фазового сдвига.

5ф, о. е.

0,015

0,005

-0,005

-0,015

-0,025

Ж.....■ 5U1= / 0,05 5Ur 1 =0,03 5U m* =0,04 02

----■< О ■ j— —f v—^i 5U1=0, >U c' r"

г--- ---ч 1- - „ Л Ь-ЛД г /х \ ч Г 5U1=0, 01 --- t _ - - с __ L--- zk r" ____ i--- __----

[}---- ----Е Г''' \ ч К " >— - - -< r ' „ < """--a

*** (...... ('*' о

0 0,5л л 1,5л ф, рад

Рис. 3

При инженерных расчетах составляющих погрешности ОЭПЛП 5хг- из выражения (2) можно найти максимальные значения 5фг- max и фг- max. Используя выбранный шаг растра w, можно определить максимальные проектные значения составляющих погрешности:

фi max

5x i max = w^r

2л

(3)

Проанализировав влияние температуры на процесс преобразования информации, можно выделить две группы основных составляющих дополнительной погрешности:

— погрешности, обусловленные изменениями взаимного пространственного положения элементов ОЭПЛП;

— погрешности, обусловленные изменениями параметров и характеристик элементов ОЭПЛП.

Погрешности, обусловленные изменениями взаимного пространственного положения элементов ОЭПЛП, вызванными колебаниями температуры, во многом определяются выбором материалов конструкции элементов ОЭПЛП. Основными из них являются погрешности 5хКС и 5хАС, вызванные изменением линейных размеров КС и АС соответственно.

Погрешность 5хКС изменения линейных размеров КС под влиянием температуры обусловлена линейным расширением материала КС:

§хКС = аКСЬКСАТ , (4)

где аКС — коэффициент линейного расширения материала КС; ЬКС — длина шкалы, определяемая диапазоном измерения и длиной КС; АТ — диапазон изменения температур.

Для ОЭПЛП ЛИР-14 при ЬКС = 25 мм, АТ =20 °С, аКС = 5 10-7 К-1 погрешность в диапазоне измерения будет достигать 5хКС = 0,25 мкм.

КС наносится на стекло и закрепляется неподвижно на корпусе ОЭПЛП, что в конечном итоге и вызывает смещение АС относительно КС при изменениях температуры.

Погрешность 5хАС, вызванная изменением линейных размеров АС, определяется следующим выражением:

5хас = аАС ЬасАТ, (5)

где аАС — коэффициент линейного расширения материала АС; ЬАС — линейный размер АС, определяемый шагом ФП.

Для ЛИР-14 ЬАС = 10 мм, АТ =20оС, аАС =5 10-7 К-1, и погрешность будет составлять 5хАС = 0,1 мкм.

К основным частным погрешностям, обусловленным изменениями параметров и характеристик элементов ОЭПЛП вследствие колебаний температуры, следует отнести погрешности, вызванные изменениями излучательной способности источника оптического излучения 5хии, интегральной чувствительности фотоприемника 5хФП, уровня теплового шума фотоприемника 5хш, параметров электронной схемы интерполятора 5хи.

В современных ОЭПЛП в качестве источников оптического излучения используют полупроводниковые излучающие диоды (ПИД), которые обладают высоким КПД, малыми габаритами и удобством подключения к источнику питания [2]. Однако их светоизлучательные характеристики зависят от температуры окружающей среды [8].

Поскольку выходное напряжение, генерируемое ФП, в общем случае зависит от величины потока оптического излучения Фпе, прошедшего через КС и АС, и величины шума [3], то выходное напряжение, снимаемое с ФП, будет определяться выражением:

Щ (Фпе ) = ^ФПФпе^н + п^н, (6)

где ¿'фп — токовая чувствительность ФП, Яя — сопротивление нагрузки, 1шп — шумовая

составляющая приемника излучения.

Прошедший на ФП поток оптического излучения Фпе зависит от многих параметров [9]:

2

Ф = КПИД Ре Г А,ст ^

Фпе = ТКС-АС 2 . 2

й 28ш2(9 /2)

ист

-2/1

(7)

где тКС-АС — коэффициент пропускания оптического излучения обтюрационным сопряжением [1—3], Бист — диаметр диафрагмы, ограничивающей излучающую поверхность источника; А2 — площадь фотоприемника, на которую падает излучение; /1 — фокусное расстояние

оптической системы источника излучения; КпИд — коррекционный множитель излучения ПИД; Pe — мощность излучения ПИД; 9 — угол излучения для Pe=0,5, d — диаметр излучающей площадки ПИД.

Изменение излучательной способности ПИД APe (T) / Pe в одном из каналов обусловит с

учетом (6) и (7) относительное изменение амплитуды информативного сигнала 8Uj ии :

КПИДAPe (T)/ Pe ( D Л2

5U ии =AU!/ Ux = ^фп^„ткс-лс Т. 2,Q,„/ Df A2 . (8)

d2 sin2 (9 /2) ^-2 f)

Тогда, используя выражения (8) и (2), погрешность от изменений излучательной способности ПИД 5х ИИ можно вычислить:

$хИИ max = ^фИИ max max . (9)

2л

Изменение излучательной способности в современных ПИД, вызванное колебанием температуры на 20 °С, может достигать 5 % [8], тогда погрешность 5хИИ max ОЭПЛП типа ЛИР, имеющего несколько источников излучения, составит не более 0,22 мкм (поэтому для повышения точности следует использовать один источник оптического излучения).

Изменение интегральной чувствительности ^фп одного ФП, как и излучательной способности ПИД, обусловит изменение 5Ui ФП одного из электрических сигналов Ui, U2, U3, или U4:

5Ui фп = AUi / Ui = (5£фп / ^фп^кс-лс -2КпИДр^7f%] A2. (10)

d2 sin2(0 /2)^-2 f1)

Аналогично предшествующему случаю, используя выражения (10) и (2), погрешность, вызванную изменением чувствительности, 5хФП можно вычислить

§хФП max = ^§фФП max ФфП max . (11)

2л

Изменение интегральной чувствительности в современных кремниевых ФП, вызванное колебаниями температуры на 20 °С, может достигать 4 % [8], тогда расчетное значение 8x ФП max ^ 0,19 мкм.

Если вернуться к алгоритмам вычисления перемещений, то, например, в канале Л- Л (см. рис. 2) с пары фотоприемников при перемещении КС снимаются два противофазных электрических сигнала U1 и U2. Очевидно, что случайные шумы в фотоприемнике вызовут флуктуации напряжения Ui. Это явление вызовет в работе ОЭПЛП случайную составляющую временной погрешности формирования сигналов Л и Л, выражающуюся во флуктуации фазы сигнала в каналах на величину 5фш^ (см. рис. 2).

Напряжение UI определяется величиной потока оптического излучения, попадающего на фотоприемник, а флуктуация шума 5иш — характеристиками фотоприемника и схемой включения.

Для фотодиодов напряжение шума U1m на нагрузочном сопротивлении R„ будет [8]:

= 2el + 4kT (R- + R-1) + 8Шфп1, (12)

где e — заряд электрона; k — постоянная Больцмана; R6 — сопротивление базы фотодиода; I — величина тока, протекающего через фотодиод; T — температура среды.

Тогда с учетом (6), (7) и (12) в одном канале относительная величина флуктуации напряжения 5U1 ш будет:

5и1ш = [ 4kT (R„-1 + R-1) + 2eI + 8kTS,

КПИД Pe ( f

SФП R„ ТКС-ЛС ,2 . 2/„,_4

d2 sin2 (9 /2)

ист

-2f1

A2

. (13)

Используя выражения (13) и (2), погрешность, обусловленную изменением напряжения шумов фотоприемника, 5хш max можно определить выражением:

8*ш max = ^ФшЕ max • (14 )

В типовых ОЭПЛП отношение сигнал/шум превышает несколько сотен [3], при расчетном значении 5хш max вследствие изменения температуры, например на 20 °С, погрешность для фотодиодов типа ФД 11К [8] составляет 0,3 мкм.

Погрешности, обусловленные воздействием электрических цепей, связаны с отклонением от идеальных значений фактической величины различных параметров (сопротивлений, емкостей, индуктивностей) вследствие изменений температуры.

Инженерная методика расчета фазосдвигающей цепочки интерполятора допускает равенство амплитуд значений выходных сигналов системы результирующих сигналов при строгой квадратурности последних. Это условие удобно анализировать с учетом зависимости погрешности фазового сдвига ±8фmax от коэффициента температурной стабильности КТ резисторов R^R2 интерполятора [6]. Поскольку величина КТ незначительна, выражение удобно записать в виде:

5фиmax = arctg[(R/R2)±2KTAT] . (15)

Разброс значений параметров резисторов, вызванный колебаниями температуры, носит случайный характер и для погрешности, вносимой интерполятором 5хи в контролируемых ОЭПЛП, с учетом (1) и (15) можно записать:

„ _ warctg[(R /R2) + 2KtAT] (i6)

°хиmax _ ~ . (16)

2Л

Для высокостабильных сопротивлений КТ = 0,003 %/°С [14] и схемы интерполятора с коэффициентом интерполяции, равном 20 [6], 5х и max = 0,02 мкм.

Если значение температуры неизвестно, а известны лишь пределы ее изменения, то дополнительную погрешность 5хт, обусловленную указанными факторами, предлагается рассматривать как случайную величину, тогда с учетом четырех информативных каналов [6, 11]:

5хТ _

^5хКе + 5хАс + 45хИи + 45хПси + + 5хИ . (17)

Расчет с учетом рассмотренных составляющих погрешности показал, что для ЛИР-14 при AT = 20 °C возможно 5хт = 1,18 мкм. В этом случае видно, что наибольшее влияние на

дополнительную погрешность оказывает погрешность от линейного расширения АС и КС.

Учитывая множество факторов возникновения погрешности, вызванной воздействием температуры на систему измерительных сигналов, следует сделать вывод, что погрешность зависит от конкретной конструкции, поэтому наряду с теоретическими исследованиями актуально и проведение экспериментов, позволяющих подтвердить предлагаемую методику расчетов.

Экспериментальные исследования ОЭПЛП модели ЛИР-14. Для экспериментальных исследований зависимость погрешности ОЭПЛП от температуры на кафедре оптико-электронных приборов Университета ИТМО на стабильном основании оптического стола фирмы „Standa" был сформирован стенд, в котором в качестве эталонного средства измерений используется лазерный интерферометр (рис. 4) модели XD-1 фирмы API, с диапазоном измеряемых расстояний до 25 метров с погрешностью 0,5 мкм.

Перемещения отражателя лазерного интерферометра задаются при помощи моторизованной подвижки модели 8MT160-200 фирмы „Standa", обеспечивающей минимальное

перемещение в 2,5 мкм при величине перемещения до 200 мм. Шток исследуемого ОЭПЛП упирается в каретку моторизованной подвижки.

Рис. 4

Температура в термостабилизированном коробе с испытываемым ОЭПЛП контролируется датчиком температуры, а также тепловизором модели А615 фирмы БЫК, регистрирующим температуры в диапазоне от -40 до +150 °С с погрешностью ±2 °С.

Эксперименты проводились с типовым инкрементным ОЭПЛП модели ЛИР-14 (ОАО „СКБ ИС", Санкт-Петербург, Россия). Модель ЛИР-14 содержит (рис. 5)*:

— шток 1 с запрессованным на нем ограничителем 2, перемещающимся в подшипнике качения, наружная обойма 3 которого запрессована в корпусе 4;

— КС 5 в оправе, жестко связанной через ограничитель со штоком 1;

— узел считывания в составе АС 6, платы светодиодов 7 и платы фотоприемников 8, смонтированных на оправе 9, связанный с корпусом 4 через штифт 10, что позволяет создавать наклон индикаторной пластины относительно шкалы для обеспечения параллельности штрихов их растров.

2 8

Рис. 5

Шток, ограничитель и КС образуют подвижный модуль, способный совершать поступательные перемещения относительно АС в пределах хода штока.

При температуре 23 (нормальная температура), 28 и 35 °С в соответствии с известной методикой** с помощью подвижки в пределах 10 мм с шагом 0,1 мм измерялись перемещения штока ОЭПЛП.

* ОАО „СКБ ИС" „Преобразователи линейных перемещений. Модели ЛИР-7, ЛИР-8, ЛИР-9, ЛИР-10. Технические условия ЛИР-7.000.000 ТУ". Май, 2007.

ГОСТ 26242-90. Системы числового программного управления. Преобразователи перемещений. Общие технические условия. М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам.

Полученные результаты обрабатывались по стандартной методике с расчетом усредненного по N сериям измерений значения х и систематической погрешности преобразователя 5хТ. Плотность распределения величин х и 5х, определенная по критерию Пирсона, подчиняется (по результатам проверки) закону Гаусса.

Как видно (рис. 6, а) из зависимостей систематической составляющей дополнительной погрешности 5хТ от величины смещения х для диапазонов изменения температуры ОЭПЛП 5 и 12 °С относительно нормальной, величина 5хТ сильно зависит от температуры в конце диапазона измерений, при этом максимальные значения систематической погрешности при увеличении температуры на 12 °C достигают 1,1 мкм при СКО измерений охТ = 0,6 мкм (рис. 6, б).

а) 5хТ, мкм

0,3

0 -0,3 -0,6 -0,9 -1,2 -1,5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 х, мм

б) стхТ, мкм

-0,05

-0,25 -0,45 -0,65 -0,85

0 10 20 30 40 50 60 х, мм

Рис. 6

Выводы. Предложена методика расчета максимальных значений частных составляющих дополнительной погрешности инкрементных ОЭПЛП, вызванной изменениями температуры окружающей среды. Анализ показал, что наиболее сильное влияние оказывают изменения линейных размеров АС и КС, обусловленные линейным расширением материала растров.

Экспериментальные исследования образца ОЭПЛП модели ЛИР-14 показали, что при увеличении температуры относительно номинального значения на 12 °C дополнительная составляющая систематической погрешности 5хТ увеличивается на 1,1 мкм, что при точных измерениях требует ее компенсации.

Дальнейшие исследования дополнительной погрешности ОЭПЛП, вызванной воздействием температуры, целесообразно продолжить с выявлением корреляционных связей между составляющими.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Преснухин Л. Н., Шаньгин В. Ф. и др. Фотоэлектрические преобразователи информации. М.: Машиностроение, 1974. 376 с.

2. Ernst A. Digitale Längen- und Winkelmeßtechnik. Verlag moderne industrie, D-86895 Landsberg/Lech. 1998.

• Д ! о ДТ= 5 °С

A О д О с i , -W.n д со û 2û ö / 4Л о д о Û о о о о

Ой д д д д д ûû"a д ЙД д\ а о О к СО Q. ЛАЛ л О д до & д д до о до о оо о 1 о

д д д Л, д д Д"^^ д д ч%- д д со д д д

L Т=12 °С д Д "'v д д

д

д л8дл д л А д Д J,

ДО л А

-sSJ^j s ДТ-- О о / =5 °С д о ,0 ° ' д А о о •А'*""

а ¿О О А -— / тг- о АО „ ......"Л о о ^ ------'s" .....ï^« 1 д А 'о д о

s оЯ д. ДТ =12 °С до д О о о о

д о

3. Коротаев В. В., Прокофьев А. В., Тимофеев А. Н. Оптико-электронные преобразователи линейных и угловых перемещений. Ч. I. Оптико-электронные преобразователи линейных перемещений: Учеб. пособие. СПб: НИУ ИТМО, 2012.

4. Каталог фирмы Heidenhain "Exposed Linear Encoders". May 2007. Angular encoders: General Catalog. Traunreut, Germany: Heidenhain GmbH, 2000. 82 p.

5. Обзорный каталог "Non-contact position encoders" фирмы Renishaw. Июль, 2007.

6. Муханин Л. Г. Схемотехника измерительных устройств: Учеб. пособие. СПб: Лань, 2009. 288 c.

7. Смирнов Н. В., Прокофьев А. В. Оптико-электронный преобразователь линейных перемещений субмикронной точности // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 7. С. 27—30.

8. Ишанин Г. Г., Козлов В. В. Источники оптического излучения. СПб: Политехника, 2009. 415 с.

9. Anisimov A. G., Pantyushin A. V., Lashmanov O. U., Vasilev A. S., Timofeev A. N., Korotaev V. V. and Gordeev S. V. Absolute scale-based imaging position encoder with submicron accuracy // Proc. SPIE. Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VIII. 13 May 2013. Vol. 87882T. [Электронный ресурс]: <http://dx.doi.org/10.1117/12.2021022>. D0I:10.1117/12.2021022.

10. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / Под ред. В. Н. Дулина, М. С. Жука. М.: Энергия, 1977. 279 с.

11. Латыев С. М. Конструирование точных (оптических) приборов: Учеб. пособие. СПб: Лань, 2015. 400 с.

Сведения об авторах

Сергей Васильевич Медников — Университет ИТМО; кафедра оптико-электронных приборов и сис-

тем; инженер; E-mail: mednikov_sv@corp.ifmo.ru Александр Николаевич Тимофеев — канд. техн. наук, старший научный сотрудник; Университет ИТМО;

кафедра оптико-электронных приборов и систем; заведующий лабораторией; E-mail: timofeev@grv.ifmo.ru Александр Сергеевич Васильев — канд. техн. наук; Университет ИТМО; кафедра оптико-электронных

приборов и систем; E-mail: a_s_vasilev@corp.ifmo.ru Александр Валерьевич Прокофьев — канд. техн. наук; Университет ИТМО; кафедра оптико-электронных

приборов и систем; E-mail: avp79@yandex.ru

Поступила в редакцию 01.03.18 г.

Ссылка для цитирования: Медников С. В., Тимофеев А. Н., Васильев А. С., Прокофьев А. В. Исследование влияния температуры на погрешность инкрементных преобразователей линейных перемещений, основанных на растровых структурах // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 6. С. 539—548.

RESEARCH IN THE INFLUENCE OF TEMPERATURE ON THE ERROR OF INCREMENTAL CONVERTERS OF LINEAR DISPLACEMENTS, BASED ON RASTER STRUCTURES

S. V. Mednikov, A. N. Timofeev, A. S. Vasilev, A. A. Prokofyev

ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia E-mail: mednikov_sv@corp.ifmo.ru

The influence of temperature on the error of incremental optoelectronic encoders of linear displacements based on raster structures, is considered. Basic principles of optoelectronic encoders of linear displacements are described. The performed theoretical analysis of additional error because of ambient temperature fluctuations demonstrates that the greatest influence is exerted by changes in the linear dimensions of the raster structures caused by linear expansion of the raster material. Results of experimental studies of the error of the LIR-14 encoder caused by changes in the ambient temperature are presented, and an estimate is given of the degree of influence of the error components due to this phenomenon.

Keywords: linear incremental encoder, line raster, raster modulation method, signal interpolation principle

Data on authors

Sergey V. Mednikov — ITMO University; Department of Optical-Electronic Devices and Sys-

tems; Engineer; E-mail: mednikov_sv@corp.ifmo.ru

Alexander N. Timofeev — PhD, Senior Scientist; ITMO University; Department of Optical-

Electronic Devices and Systems; Head of Laboratory;

E-mail: timofeev@grv.ifmo.ru

Alexander S. Vasilev — PhD; ITMO University; Department of Optical-Electronic Devices and

Systems; E-mail: a_s_vasilev@corp.ifmo.ru

Alexander A. Prokofyev — PhD; ITMO University; Department of Optical-Electronic Devices and

Systems; E-mail: avp79@yandex.ru

For citation: Mednikov S. V., Timofeev A. N., Vasilev A. S., Prokofyev A. A. Research in the influence

of temperature on the error of incremental converters of linear displacements, based on raster struc-

tures. Journal of Instrument Engineering. 2018. Vol. 61, N 6. P. 539—548 (in Russian).

DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-6-539-548