基于子块集成神经网络法的PSD背景光补偿

提出一种基于神经网络高精度线性化子块网络集成插值实现光电位置敏感器件（PSD）背景光非线性补偿方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点,通过训练,使神经网络建立在不同背景光下PSD输出与其标准值之间的非线性映射关系,实现PSD全程跟踪补偿。实验结果表明,该方法能有效地消除背景光的影响,在神经网络的输出端得到期望的线性输出。     

神经网络在光电位置坐标传感器中的应用

光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上的光斑进行检测的光电器件,基于PSD可以构成多种非接触的高精度动态位移监测仪器.在PSD器件使用中的一个关键问题是如何克服器件本身的非线性,以提高监测的精度和可靠性.提出一种基于神经网络的PSD非线性补偿方法,利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点,通过训练使神经网络建立在PSD输出与其理想值之间的非线性映射关系,实现PSD非线性补偿.计算机仿真表明,该方法不仅能有效地消除非线性的影响,而且能在神经网络的输出端得到期望的线性输出.     

光电子技术

TN204 99010124人射光强和背景光对二维光电位t敏感器件千扰的影响/吕爱民,袁红星,贺安之(南京理工大学)11光学学报.一1998,18(6)『一762一766光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上的光斑位置进行检测的光电器件,可构成非接触高精度动态测量系统.光电位置敏感器件在使用中的关键间题是如何定量确定入射光强的大小和克服各种背景光干扰,以提高检测的精度和可靠性.根据光电位置敏感器件的原理和光点位置方程,找到有背景光作用于光电位里敏感器件上位置输出的关系及背景光导致的位置误差的实验数据,同时研究入射光强对光电位置敏感…     

双层侧向位置敏感探测器的畸变研究

阐述了半导体光电位置敏感器件双层结构、特点,在此基础上,利用三层前置反馈网络对光电位置敏感器件的空间非线性以及畸变产生的机理进行了分析,尤其是对在位置敏感器件边缘的非线性作了分析研究;提出了一种适于位置敏感器件的敏感前置放大器电路和产生双极脉冲的分光滤波器;通过实验模拟,验证了上述理论和方法的正确性,并对双层结构的位置敏感器件在精密探测中的应用作了展望。     

改善位置敏感器信噪比的信号处理系统

PSD(Position Sensitive Detector)位置敏感探测器,是一种能将人射光点位置转换为电流信号的半导体光电检测元件,作为半导体光敏探测器,其固有的缺陷就是受温度和背景光影响较大.采用可编程逻辑器件电路可以较好地减小这种影响,而且减少了传统的PSD信号处理电路中模拟器件噪声,通过仿真测试证明,噪声有效降低、改善了器件的信噪比,有利于精确测量.     

改进型BP神经网络的2维PSD非线性校正

为了减少位置敏感传感器(PSD)的非线性的影响,分析了PSD的工作原理及其非线性成因,提出一种基于Levenberg-Morquardt算法改进的反向传播(BP)神经网络方法进行非线性修正,并进行了理论分析和MAT-LAB仿真比较.结果表明,改进的BP神经网络方法能有效地减少非线性影响,且相对传统的BP神经网络而言,收敛速度更快,使修正后的PSD器件在非线性区里获得与线性区近似的线性度.这一结果对PSD更好的应用是有帮助的.     

基于e-修正神经网络的直接自适应控制设计

针对一般非线性不确定系统设计了一种e-修正神经网络直接自适应控制方法。首先采用虚拟控制量的方法,并将其分解成参考模型输出、线性动态补偿输出与神经网络自适应输出三项;然后针对传统σ-修正神经网络在权值更新时的不足,设计了一种基于e-修正方法的权值自适应更新律,并设计了输出反馈误差观测器用以对神经网络进行训练;最后对基于σ-修正与e-修正两种权值自适应更新律进行仿真对比。仿真结果表明基于e-修正神经网络方法在跟踪误差、不确定性逼近等效果上均优于基于σ-修正神经网络方法。     

基于神经网络的MEMS陀螺标定与补偿

针对微机电系统(MEMS)陀螺低转速区间上非线性性能很强,采用传统方法对其标定误差较大,满足不了实际应用的问题,因此,采用了一种基于误差反向传播(BP)的神经网络的标定与补偿方法。设计了一组基于优先数的速率点,利用三轴转台进行12组速率实验,用最小二乘法求出在传统数学模型下的待标定系数;将三轴MEMS陀螺的输出和转台的实际转速作为样本,对BP神经网络进行训练,得到神经网络的补偿模型,并对比两种方法的补偿效果。结果表明,传统方法和BP神经网络都对MEMS陀螺的输出进行了有效的补偿;但在低转速区间上,神经网络的补偿效果比传统方法提高了3倍左右。     

光纤电压传感器的温度跟踪补偿

分析了光纤电压传感器的温度特性 ,表明测量范围较宽时 ,传感器的输出易受环境温度的影响 ,并且呈非线性。提出一种基于人工神经网络的光纤电压传感器温度跟踪补偿方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点 ,通过训练使神经网络建立在不同环境温度下传感器输出与其实际感受的电压值之间的非线性映射关系 ,实现光纤电压传感器温度全程跟踪补偿。计算机仿真表明 ,该方法不仅能有效地消除温度的影响 ,而且能在神经网络的输出端得到期望的线性输出。     

位置敏感光电探测器

位置敏感光电探测器具有广泛的用途，介绍了器件的工作原理，输出信号的位置表达式及各种不同几何图形，等效电路，位置线性度和清晰度等参数性能，存在的缺点，以及不同几何结构的器件性能比较。     

位置敏感探测器光斑脱靶误差补偿方法研究

为了提高位置敏感探测器(PSD)的位置检测范围,解决光斑在探测器光敏面脱靶时无法准确定位光斑的问题,提出一种光斑脱靶误差补偿方法,分析了脱靶前后PSD检测光斑能量重心变化规律,建立了PSD光强信号与位置检测误差间的函数关系。实验结果表明:当PSD光敏面尺寸为12mm×12mm时,对于半径为5mm的高斯光斑,通过所提出的光斑补偿方案补偿后PSD的X轴检测范围提高了66.7%,位置检测平均相对误差不超过5%,该方法对提高PSD位置检测性能具有重要的意义。     

Design and development of two-dimensional position sensitive photo-detector

Position sensitive photo-detectors (PSDs) utilize the lateral photovoltaic effect to produce an electrical output that varies linearly with the position of a light spot incident on a semiconductor junction. Design, fabrication and characterization of newly developed silicon PSD, which employ the planar technology and double ion implantation with different doses, are described. Shallow and low-doped p-n junction is formed by boron implantation in n-type silicon substrate. The position characteristics of PSD are symmetric to the zero and linear in the 80% of the active area. For a higher resistivity top layer (lower implanted dose), the sensitivity grows up and the linearity gets improved. The influence of the substrate is not substantial for the position characteristics. The response of the sensor, measured by pulsed 15 ns laser, was determined to be about 100 ns. Described PSD has been used in the construction of simple light spot rotational follower.     

PSD空间三维非线性修正技术的研究

提出了一种长距离激光准直测量中的位置敏感探测器(PSD)空间三维非线性修正技术,研制了在三维空间内测量二维PSD非线性的自动标定系统.在长达78 m的准直测量范围内,对二维PSD的非线性特性进行了标定实验,实验结果表明,PSD与激光源距离不同时,其非线性特性具有很明显不同.利用多层前馈神经网络建立了入射光实际位置与二维PSD输出坐标以及准直距离间的空间三维映射关系,进而对PSD的空间三维非线性进行修正.非线性修正后的PSD读数误差,在整个测量范围内表现为不大于±0.012 mm的随机误差.     

基于相敏检波和位置探测器的位移检测系统

为了实现对微小位移的测量,研制了一套基于单模光纤输出半导体激光器和2维位置敏感探测器的位移检测系统,可以有效地抑制环境光噪声。对半导体激光器的注入电流进行1kHz的调制,实现输出光功率的调制。在信号处理电路中,采用相敏检波技术,解调探测器的输出交流信号,得出光斑能量中心位置,消除外界干扰。结果表明,测量精度优于1μm。这一结果对于多自由度误差检测是有帮助的。     

RBF神经网络在激光测平仪非线性修正中的应用

针对PSD非线性对激光测平仪测量范围和测量精度的影响,采用一种新方法——径向基函数神经网络算法.该方法通过选择径向基函数中心、确定神经网络隐层神经元的数目和调整每一层的权值和阈值,对由于PSD非线性产生的误差进行修正.将其应用于某型号导弹平台调平测试,试验结果表明,该方法能有效消除非线性的影响,激光测平仪线性测量范围由...     

PSD安装倾斜误差对光斑定位影响的研究

针对入射光能量为高斯分布时,位置敏感探测器(PSD)安装倾斜影响光斑定位的问题,建立了光斑定位畸变误差数学模型,并进行了仿真。仿真结果表明,光斑定位畸变误差随着PSD倾斜角度、高斯光束的束腰半径和与光束束腰之间的距离的增加而增加,其中前两项的变化对PSD光斑定位精度的影响在小范围内可以忽略,最后一项影响较大。所建立的光斑定位畸变误差模型及仿真结果为PSD的实际工程应用提供了有效的理论依据。     

激光跟踪仪目标脱靶量精密探测方法

激光跟踪仪是一种用于大尺寸空间精密几何坐标测量的重要光学测量仪器。PSD是激光跟踪仪实现对合作目标精密跟踪的脱靶量传感器件,其探测精度直接影响跟踪测量性能。首先,简要介绍了激光跟踪测量系统及基工作原理,然后根据系统需求提出了脱靶量精密探测方案。重点讨论了I/V变换、信号放大、滤波、参数匹配等硬件设计方法以提高PSD输出微弱电流信号的稳定性,研究提出了基于FPGA和有限状态机的去极值平均滤波算法和扩展除法运算算法分别用于降低噪声干扰与提高测量精度;数据表明在4mm4mm的区域内脱靶量探测稳定度优于2m。采用该方法实现激光跟踪仪对合作目标的动态跟踪,很好地满足了激光跟踪仪的精密快速跟踪需要。