基于PSD的空间信标光位置检测系统的研究

通过采用FPGA作为主控制器,以PSD为位置敏感探测器,设计了一种空间信标角度检测系统,实现了空间信标光位置的实时测量。通过实验数据验证,本系统具有较高的测量精度和实时性,灵敏度高,系统位置分辨率优于5μm,等效视场角10°,最小分辨率0.005°,可广泛应用于光电跟踪系统或光电位置检测领域。详细介绍了系统的软硬件设计和实现方法,给出了多路同步数模转换过程的FPGA逻辑时序,进行了各接口模块的设计和状态跳跃图分析,为信标光角度测量领域设计提供了一种可行的实现方法。     

改进型二维位置敏感探测器检测误差的校正

分析了改进表面分流型二维位置敏感探测器(PSD)的工作原理及信号调理电路,针对PSD位置检测误差大的缺点,设计了利用万能工具显微镜进行标定的实验系统,运用误差理论对传感器在A区和B区的X向及Y向位置测试数据进行了校正。实验结果表明:应用这种校正方法,可减少PSD的位置检测误差,其中,A区位置检测误差可减少到±0.02mm。     

一种基于LabVIEW的相位法PSD微位移测量系统设计

基于相位法的位置敏感探测器(PSD)检测技术较之幅值法具有处理电路简单、检测精度高、抗干扰能力强、环境适应性好等优点.利用二维双面分流型PSD和LabVIEW虚拟仪器平台,实现了基于相位法的PSD微位移测量系统的设计.实验表明:PSD输出信号的相位差和光斑位置具有良好的线性关系,非线性误差小于0.1％.     

随动光目标姿态控制系统

介绍了随动光目标姿态控制系统的工作原理和实现方法。系统分别采用了四象限光电探测器和PSD光电探测器进行位置探测,对两种探测器性能做了比较。并分析了影响系统精度的主要因素。     

一种消除PSD背景光干扰的新方法

光电位置敏感探测器(PSD)已应用到非接触式高精度动态位移测量中。但在实际应用中经常受到背景光的干扰,直接影响到测量系统的精度和可靠性。根据PSD的工作原理,分析了杂光下的输出信号与杂光的非线性关系。提出采用比例积分微分(PID)控制激光二极管的驱动电源来消除PSD背景光补偿方法,并设计了硬件补偿电路,实验结果和实际应用均表明:该方法能有效地消除背景光的干扰,可大大增加PSD的实用性。     

二维枕形PSD信号处理系统的设计

设计了数字式位置敏感探测器(PSD)信号采集和处理系统,在现场可编程(逻辑)门阵列(FP-GA)中用数字算法代替加法器、减法器、除法器等模拟运算电路,实现了对PSD信号的处理,从根本上消除模拟器件带来的干扰信号影响,提高了信噪比.经实验验证,测量精度有所提高.     

二维位置敏感器件(PSD)的畸变校正算法研究

光电位置敏感探测器(PSD)是对信号光的位置直接检测的光电传感器,它的原理是计算光的权重来测量光的位置,直接输出的是模拟电流信号。但PSD的非线性严重影响着其应用的准确性。由于四边电极的影响,会使靠近边缘附近产生严重的非线性。就如何对PSD进行畸变校正进行了研究。通过对插值算法的研究,提出了用双调和样条插值算法来校正PSD产生畸变的离散点。通过仿真分析,校正后的均方误差能达到2.29μm。与神经网络方法相比,该方法有了较大的提高,效果令人满意。     

四通道电磁炮光电同步检测系统设计

为了检测电磁炮连发炮弹时的炮体性能,需要提取其发炮时的同步触发信号,所以设计了一种四通道光电同步检测系统。该系统采用PIN型光电二极管BPW24R作为探测器,利用发炮时炮体对激光源光路阻断的方法,获取光信号并进行光电转换。电信号经去噪和放大后,生成脉宽1~4 ms间可调的TTL触发脉冲,并将四连发炮弹对应的脉冲信号分配到四个光电通道输出。试验结果表明,设计能够满足炮膛检测所需的灵敏度高、同步性能好、抗干扰能力强的要求。     

基于PSD的静电悬浮位置测量与控制系统设计

建立了基于位置敏感探测器(PSD)的静电悬浮三维位置信息测量与控制系统,分析了PSD的结构与静电悬浮位置测量与控制原理.系统采用单片机STC12C5A60S2处理PSD输出信号,得出悬浮样品位置信息与PSD输出电压的对应关系,实现单片机与上位机的通信,对测量的位置数据进行分析、处理以及悬浮样品位置控制.利用锆材料进行悬浮实验,实验结果表明:建立的测量系统能实现样品位置信息的非接触测量与稳定悬浮,具有测量数据可靠,运行稳定等优点,为材料悬浮加热和深过冷研究奠定了基础.     

基于PSD的长管弯曲度测量系统设计

针对高线性度要求的长管的微小变形带来的问题,设计了位置敏感探测器(PSD)测量长管弯曲度的系统,分析了二维PSD在弯曲度测量系统的结构与工作原理,以及弯曲度的计算原理。系统采用单片机STC89C58处理PSD输出信号并显示测量结果,得出PSD的光点坐标位置与输出电压的对应关系,实现单片机与上位机的通信,对测量数据的分析、处理以及整个系统的控制,同时分析了检测误差和电路误差对弯曲度测量的影响。实验测试结果表明:所建立的测量系统能够实现实时测量和远程控制,具有快速响应、运行稳定、测试数据可靠等优点。     

基于PSD的水利工程变形监测系统设计及室内检验

为高精度实现水利工程变形测量,设计一套基于PSD的变形监测系统。将激光器安装在水利工程易出现变形的位置上,通过实时观察照射在PSD表面的光斑位置变化,测出水利工程水平和竖直方向的微位移。对PSD输出的信号进行处理,利用单片机对转换后的4路信号进行位置计算,并用遗传算法与LM-BP神经网络法相结合的模型对PSD进行非线性校正,将位置结果显示在数码管和系统界面上。监测系统在模拟水利工程环境的室内已检验设计功能,同时PSD作为新型传感器,分辨力高,信号处理简单,可代替其他监测设备广泛用于水利工程的变形监测。     

基于改进卷积神经网络的周界入侵检测方法

监控系统已经成为周界入侵防范的重要手段之一,但是目前局限于被动式监视。对此,提出一种通过对监控系统传回的视频图像进行人体目标识别进而实现主动周界入侵检测的方法。针对目前人体目标检测算法场景适用性较差的问题,提出一种基于改进卷积神经网络的行人检测算法,该方法在深层特征的基础上融入浅层特征,利用浅层特征校正深层特征在识别目标过小时的局限性,最后利用Softmax进行分类。实验结果证实,改进后的卷积神经网络对行人的姿态和适用场景都具有较高的鲁棒性,并且在INRIA库上的识别率为98.82%, 在NICTA库上的识别率为99.82%,在CVC库上的识别率为94.50%,在Daimler库上的识别率为99.92%。     

二维PSD及其在轴系标高变化测试中的应用

位置敏感探测器件（PSD）具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大等优点。介绍了PSD的结构与工作原理,给出了位置坐标函数表达式和相应的输出信号检测电路框图。探讨了PSD在汽轮发电机组轴系标高变化测试中的应用,分析了影响检测精度的因素,提出了相应的解决办法。试验测试结果表明：基于二维PSD的标高测量系统运行稳定,测试数据可靠。     

基于PSD激光三角测量的非线性校正电路

激光三角测量是目前非接触测量的主要方法之一,由于位移量与像面上光点位置的关系不是线性的,这在用位置敏感探测器(PSD)构成的探测系统中造成了非线性问题。提出一种新的模拟信号处理方法和电路补偿了这种非线性,实现了非线性校正。     

红外光幕在地铁屏蔽门障碍物探测中的研究

针对现有地铁屏蔽门通过门速曲线的改变来探测障碍物的方法在检测最小尺寸为4 mm×40 mm的障碍物中所存在的不足,提出一种利用红外光幕的障碍物探测方法,并结合数字信号处理器(DSP)的无刷直流电动机控制技术和模糊PID控制算法来实现地铁屏蔽门障碍物的探测,最后在Matlab/Simulink环境中构建了整个系统的数学模型,并对系统在正常情况和遇到障碍物时的关门过程进行仿真分析。仿真结果表明:基于该方法设计的地铁屏蔽门障碍物探测系统可以解决现有地铁屏蔽门在障碍物探测方面的不足。     

基于光电探测器和FPGA的瞬变光辐射探测技术的应用研究

结合光电探测技术和空间对地探测瞬变光辐射技术,阐述瞬变光信号探测的应用系统研究.分析目标特性,提出了基于光电探测器和FPGA技术的瞬变光辐射探测系统设计方案.着重介绍了系统核心模块设计及其核心器件选择.完成软硬件设计、调试,以自研制模拟信号源为输入的测试结果表明,系统运行状态良好,设计方案可行.     

Sensorless LED display screen interaction and object recognition

Taking advantage of the photoelectric characteristics of LED other than the light-emitting function, this paper proposes a light sensing detection method and system without adding additional sensors to the LED screen. A two-pole detection structure with a function of detecting positive and negative voltage is introduced to the LED drive circuit, which ensures the high-speed characteristics during detection. What's more, the LED is controlled to work in photoconductive mode to obtain high voltage sensitivity when the intensity of incident light changes. The proposed module can reach an optical signal response rate of 19.1 μs with a detection rate of 23.5 Hz without affecting the original display function. The optical signal detection can reach a voltage sensitivity of 3.02 mV per lx. To verify the photoelectric detection capability of the method presented in this paper, a brand-new screen object recognition system is built and tested. An 8 × 8 LED display module is used in experiment, and the scale of LED screen can be expanded easily and flexibly. In an ideal environment, a recognition accuracy of 99.25% can be achieved, while the recognition accuracy can still reach over 96.5% in a complex light environment. Therefore, this work has further application possibilities for light interaction and fast object recognition in large screens.