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1、第27卷第4期傳感技術(shù)學(xué)報(bào)V0I．27No．42014年4月CH1NESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．2014TheDesignandValidationofPSDTinyDisplacementMeasuringSystemWANGTao，TANGQingqing，LIUJiang，WANGYuhan(PhysicsCollegeofChongqingUniversity，ShapingbaDistrictofChongqing，Chongqing401331，
2、China)Abstract：Inordertoimprovethestabilityandprecisionofpositionsensitivedevice(PSD)outputfeeblecurrentsignal，thispaperdiscussesthedesignofPSDdriveand0p—ampcircuit．Mainconsiderationsincludetheselectionoftwolevelsprecision0p-amp，thedesignofpowerfilteri
3、ngmodule，digitalanaloganti—interferencedesigninPCB，handlingofpowersupplyandground，anti—interferenceofambientlight，thePSDandtheop—ampintegratedcircuits，andthedesignofmulti—channelmagnificationtoadaptthedifferentdiffusenatureoftheobjecttobetested，etc．Int
4、heend，differentfromtraditionalmeasurementscheme，thispaperadoptsanewmethodbasedoncalibrationmeas—urement．Bymeasuringthevibrationwaveformoftuningforkandfixed—pointdistance，itverifiesthatthestabilityandprecisionofthePSDtinydisplacementmeasuringsystemisver
5、ygood，andthemeasuringrangeis20mm，thedisplacementrelativeaccuracyisupto1．01％．Keywords：PSD；0p—ampcircuit；calibrationmeasurement；stability；precisionEEACC：B4110：B4150doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．04．010PSD微位移測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證汪濤，唐清清，劉江，汪雨寒(重慶大學(xué)物理學(xué)院，重慶401331)摘要
6、：以提高PSD輸出微弱電流信號的穩(wěn)定性和精度為目的，討論了PSD驅(qū)動(dòng)、運(yùn)放電路的設(shè)計(jì)。主要考慮因素包括：兩級精密運(yùn)放選擇，電源濾波模塊設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)中數(shù)?？垢蓴_，電源和地的處理，抗環(huán)境光干擾，PSD及其運(yùn)放電路集成化，以及適應(yīng)不同漫反射l生質(zhì)的被測物體的多路放大倍數(shù)設(shè)計(jì)等。最后，區(qū)別于傳統(tǒng)的測量方案，采用一種基于標(biāo)定測量的方法。通過音叉振動(dòng)波形和定點(diǎn)距離測量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了PSD微位移測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度都較好，測量范圍20lni'n，位移測量相對精度達(dá)到1．01％。關(guān)鍵詞：PSD；運(yùn)放電路；標(biāo)定測
7、量；穩(wěn)定性；精度中圖分類號：TN247文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004—1699(2014)04—0472—05隨著現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展，非接觸測量逐漸代量，得到了PSD微位移測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度替了接觸式測量?，其主要分為聲學(xué)法，光學(xué)法和較好的結(jié)論。電磁學(xué)法。激光三角法作為光學(xué)法的優(yōu)秀代表，具1一維PSD器件的工作原理有分辨率高，體積小，響應(yīng)速度快，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，包括鋼板厚度的測量J，物體本文采用的一維PSD是BOS—PSD0018，有效光三維形貌的重建，微振動(dòng)測量，家具的雕刻
8、，醫(yī)療，軍敏面為1mmx8mm，最小分辨率0．3m，響應(yīng)時(shí)間事及航空等。光電器件PSD相對于CCD有分辨率0．2txs，光譜響應(yīng)范圍380nm～1100nm。高，響應(yīng)速度快，后續(xù)信號處理簡單等優(yōu)點(diǎn)J，被廣一維PSD是基于橫向光電效應(yīng)的工作原理，泛應(yīng)用于激光三角法測量技術(shù)中。由于PSD輸出其結(jié)構(gòu)簡圖和等效電路圖分別如圖1、圖2所示。為微安級的電流信號J，所以其驅(qū)動(dòng)、運(yùn)放電路_2_光斑照在一維PSD光敏面上，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后的的設(shè)計(jì)尤其重要。電流大小與入射光斑重心位置到電極的
