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1、116傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第12期一種基于LabVIEW的相位法PSD微位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)吳騰蛟，薛聯(lián)，段瑩，席鋒，秦嵐(重慶大學(xué)光電技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400044)摘要：基于相位法的位置敏感探測(cè)器(PSD)檢測(cè)技術(shù)較之幅值法具有處理電路簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。利用二維雙面分流型PSD和LabVIEW虛擬儀器平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了基于相位法的PSD微位移測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明：PSD輸出信號(hào)的相位差和光斑位置具有良好的線性關(guān)系，非線性誤差小于0．1％。
2、關(guān)鍵詞：位置敏感探測(cè)器；相位法；LabVIEW；虛擬儀器；微位移測(cè)量中圖分類(lèi)號(hào)：TP212．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-9787(2011)12-0116-03‘’‘‘Designo0naphasemethodPSDm‘icro-displacementmeasurementsystembasedonLabVIEWWUTeng-jiao，XUELian，DUANYing，XIFeng，QINLan(KeyLaboratoryofOptoelectronicTechnology&SystemofMinistryofEducation．ChongqingUniver
3、sity，Chongqing400044，China)Abstract：PSDdetectiontechniquebasedonphasemethodhasadvantagesofsimpleprocessingcircuit，highdetectingprecision，stronganti—interferenceabilityandgoodenvironmentaladaptability，comparedwithamplitudemethod．Amicro—displacementmeasurementsystembasedonLabVIEWand2Dduo—l
4、ateralPSDisdesigned．ExperimentalresultsrevealthatthephasediferenceofthePSDoutputsignalandthelightspotpositionhavegoodlinearrelation．a(chǎn)ndthenonlinearerrorislessthan0．1％．Keywords：positionsensitivedetector(PSD)；phasemethod；LabVIEW；virtualinstrument；micro—displacementmeasurement0引言本文依據(jù)相位法測(cè)量原理
5、，用數(shù)字信號(hào)處理器取代多位置敏感探測(cè)器(positionsensitivedetector，PSD)是一級(jí)模擬電路，構(gòu)建了基于$1300的雙面分流型PSD的位移種基于非均勻半導(dǎo)體橫向光電效應(yīng)來(lái)探測(cè)光斑重心位置的測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集經(jīng)過(guò)放大的PSD輸出信光電探測(cè)器件。其優(yōu)點(diǎn)是分辨率高、響應(yīng)速度快、光譜響應(yīng)號(hào)，利用LabVIEW的強(qiáng)大處理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的數(shù)字化。和模擬方法相比，該系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電路，寬、價(jià)格低廉等，并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量。因此，它被廣泛應(yīng)用提高了系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。實(shí)驗(yàn)表明：PSD輸出信于人體攝像測(cè)量、機(jī)器人控制、航空對(duì)接、跟蹤制導(dǎo)、激光
6、束號(hào)的相位差和光斑位置具有良好的線性關(guān)系。的監(jiān)控(對(duì)準(zhǔn)、位移和振動(dòng))等諸多領(lǐng)域。1PSD相位法檢測(cè)原理PSD光斑位置測(cè)量有幅值定位法和相位定位法2種，本文采用的是雙面分流型PSD，如圖1(a)所示。由于目前應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量的均采用幅值法。自1994年德克薩檢測(cè)方向和l，方向位置信息的電極處于PIN極的兩邊，斯大學(xué)奧斯汀分校NarayananC，BuckmanAB等人提出相雙面分流型PSD線性度較其他幾種要好。它的等效電路位法以來(lái)，相位法的研究有了一定的進(jìn)展。相位法具有幅如圖1(b)所示。值法無(wú)法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如，位置信息不依賴(lài)光強(qiáng)、適合如圖1(b)所示，二維PSD可看作
7、2個(gè)一維PSD，一維多光束探測(cè)、處理電路簡(jiǎn)單等。在前期工作中，本課題PSD光斑位置探測(cè)原理圖如圖2所示。在低頻正弦調(diào)制光組設(shè)計(jì)了基于相位法的PSD位移檢測(cè)系統(tǒng)，文獻(xiàn)[3]中設(shè)的照射下，PSD兩電極的輸出電流的相位可寫(xiě)為計(jì)了基于模擬信號(hào)處理的PSD相位法檢測(cè)系統(tǒng)。但由于0?gle{}，(1)引入多級(jí)運(yùn)放電路，測(cè)量效果并不十分理想。收稿日期：2011-04-02基金項(xiàng)目：重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(CSTC，2009BB3363)第l2期吳騰蛟，等：一種基于LabVIEW的相位法PSD微位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)117I．(a)雙面分流型PSD(b)等
