单圈绝对式编码器相比于增量式编码器及传统的绝对式编码器有独特的优势, 其关键技术在于译码系统的设计及译码算法的研究。为了提高单圈绝对式编码器集成度、响应速度及精度, 设计了译码系统, 该系统采用线阵CCD作为码盘图像光电转换装置, 并利用FPGA实现电路控制及译码算法。同时提出了新的译码算法, 该算法一方面将CCD输出信号二值化后的电平信号高电平计数, 判断组合得到粗码信息; 另一方面应用质心法进行细分定位, 通过计算条纹质心与虚拟中心的偏差得到细分角度值。最后, 通过两者结合得到角度信息。基于该系统研制的经纬仪样机精度达到2″。

光电轴角编码器作为一种精密测角传感器,其测角精度受到多种因素的影响,其中轴系晃动是影响其精度的主要因素之一。为了研究编码器轴系晃动的规律,利用多种检测方法对轴系晃动进行检测,利用傅里叶谐波数学模型对测量结果进行分析,并结合编码器测角精度检测结果,发现测角精度与轴系晃动的低频谐波之间存在固定的函数关系,采用这种关系可以补偿编码器的测角误差。利用这种方法可以在编码器内部或在线的方式进行实时误差补偿,从而达到提高编码器测角精度的目的。这对相关仪器的测量精度的提高起到一定参考意义。

为了提高光电编码器速度检测精度，设计了一种基于叠栅条纹光电信号的编码器测速方法。结合全微分方程，建立叠栅条纹光电信号测速模型。分析了影响编码器测速精度的主要因素，并对比不同误差对测速精度的影响。结合测速模型设计改进算法，并完成系统实现。实验结果表明：对某21位光电编码器进行测速实验，将测速误差均方根由0.0367 rad/s降低到0.0216 rad/s。此方法测量速度快，测速精度高，适合实时性要求较高的控制场合。

为了提高编码器的测速精度, 研究了基于希尔伯特-黄变换的光电编码器单莫尔条纹测速方法。首先, 利用AD采集编码器的单路莫尔条纹光电信号, 并将信号序列通过EMD变换, 滤除直流分量; 然后, 利用希尔伯特变换求出信号的相位变化, 并通过差分运算求取信号的瞬时频率; 最后, 结合编码器的具体参数求取编码器的转速。实验结果表明：对某21位编码器进行测速实验, 测速误差均方差由0022 4 rad/s降低到0013 4 rad/s。此方法测速稳定性高, 抗干扰能力强, 可用于速度精度要求较高的测速场合。

鉴于外场环境和专项试验对绝对式编码器的稳定性要求越来越高,对传统的绝对式编码器处理电路进行了技术改进.该处理电路全部采用A/D转换器采集放大与整形之后的模拟信号,通过软件完成光电信号的比较、细分、译码、校正、平均和参数整定等功能,实现了把轴角实际转动的角度值转换成自然二进制数字代码.经实际项目论证,该编码器运行稳定.

针对传统编码器测角系统分辨率低、量化噪音大和测速误差高等缺点, 提出一种基于光纤陀螺和编码器的融合测角算法.首先, 在一个滑动窗口利用编码器角度值和光纤陀螺速率积分值的差值信号, 通过最小二乘法实时地估计出光纤陀螺的速率漂移; 其次, 使用补偿后的角速度信号和编码器角度信号, 通过一定融合算法进行角度估计; 最后, 对所提算法进行数学仿真和实验验证.仿真和实验结果显示: 测角准确度的仿真值和实验值分别由1.2″和1.1″提高到0.17″和0.76″, 角速度测量准确度的实验值从0.002°·s－1提高到0.001°·s－1, 在避免光纤陀螺角速度漂移问题的同时有效提高了系统的角度和角速度测量准确度.

某伺服系统通过光电轴角编码器、CPU板、I/O接口板、串口板协同工作实现系统位置闭环控制和速度闭环控制。当光电轴角编码器信道内任一部分出现故障时, 整个系统将陷入瘫痪。结合工作, 设计了一款检测设备, 可实现对故障点的快速定位。该检测设备对调试工作有指导意义, 特别是当伺服系统在野外环境工作出现故障时, 能够快速定位、快速解决, 具有很强的实用性。

为了提高光电轴角编码器的精度，提出了一种实时补偿莫尔条纹光电信号正交性偏差的方法。利用希尔伯特变换原理，构造了同频光电信号正交性偏差的动态测量算法。根据莫尔条纹光电信号的数学模型，揭示了由正交性偏差引起的细分误差的空间分布特征并建立角度补偿模型。鉴于编码器的实际工作特点，采用同步处理方式，在补偿光电信号的同时动态更新了角度代码补偿查找表; 通过细分查找表的切换，实现信号正交性偏差的实时补偿。采用该方法对存在约18°正交性偏差的23位光电编码器进行了补偿处理，结果显示: 补偿后的编码器的细分误差峰值由4.79"降低到1.26"。该方法可实际应用于编码器系统，能够提高编码器的细分精度、环境适应性和可靠性。

介绍了光电轴角编码器的种类、原理及其性能衡量指标。对国内外光电编码器误差检测技术进行了统计和比较。针对国内误差检测技术的发展现状，阐述了误差检测技术的未来发展趋势。