PSD相位法测量技术研究

PSD(Position-Sensitive Detector)相位检测技术具有处理电路简单、检测精度高、抗干扰能力强等优点,具有良好的应用前景.依据PSD的传输线模型,通过Matlab数值模拟和实验得出PSD两电极的相位差-光点位置有显著的线性;分别用40 kHz,60 kHz的正弦调制光激励PSD得到相位-光点位移实验曲线.通过实验,得出影响相位法检测精度的因素主要有PSD输出电压随入射光强非线性变化,PSD光敏面光电参数不一致,光源干扰等.研究工作对相位法的应用提供了一定的参考依据.     

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。     

基于相位信息的对称性检测算法

提出一种基于相位信息的对称性检测新方法,将对称性检测问题转化为频域中的相位分析.文中的可行性分析、PSD的定义及其合理性证明为该算法奠定了理论基础.实验证明：该算法可直接应用于原始图像,不需要图像的任何先验知识,不需分割等任何预处理;具有旋转、亮度和对比度不变性;可以同时检测镜像对称、旋转对称、曲线对称等多种对称性.     

气动柔性手指的位置检测系统设计

基于气动柔性弯曲关节,设计了三关节气动柔性手指,针对该手指指尖位置检测和控制的需要,设计了基于PSD的指尖位置检测系统;在气动柔性手指指尖上安装一个点光源,与手指平行设置一块PSD光敏面,手指指尖运动轨迹通过点光源反映在PSD光敏面上,PSD将光源轨迹转换成电流信号.通过调理电路将电流转换成电压信号并放大,用PCI-1711数据采集卡采样电压信号,通过软件处理计算出手指指尖的位置和运动轨迹;实验表明在保证手指安装位置精度的条件下,能够得到比较精确的结果。     

PSD位置传感器在杨氏弹性模量测量中的应用

介绍了PSD位置传感器的检测原理和一种基于PSD的钢丝杨氏弹性模量测量系统.实验结果表明,利用该系统可精确地测得杨氏模量,并且能定性地分析出钢丝在恒定外力(砝码)作用下的变化过程.     

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.     

PSD幅值定位法多光束同步检测技术研究

在光电精密位置检测系统中,采用尽可能少的光电探测器从多路光束中获取足够信息实现检测,有利于提高系统的可靠性并降低成本.从信号同步检测的思想出发,对位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector,简称PSD)幅值定位法多光束同步检测技术的理论和实验系统进行了深入研究,设计了分离不同频率信号的信号处理电路,分别使用单片一维PSD和二维PSD对两路光束进行同步检测与信号分离实验,证明可以完成多光束的同步检测,并估算出了所设计的实验系统能够同步检测的最大光路数.研究工作为多光束信号同步检测提供了一种新方法.     

一种具有多测量方法的双光束激光对中仪的研制

介绍一种基于激光发射器和二维位置敏感探测器PSD的双光束激光对中仪的组成结构，给出对中仪3种测量原理，并由计算机计算测量结果。此激光对中仪既具有传统的4点法测量功能．又具有传统测量法所不能实现的2点、任意多点测量功能，具有更强的适用性。采用高精度PSD传感器，位置分辨率达到1．5μm。     

二维位置敏感探测器及信号处理器

介绍一种基于单片机的数字式二维PSD信号处理器的设计、性能和测试结果。与模拟式二维PSD信号处理器相比 ,该处理器具有通用、直观、准确度高、易于实现接口和控制等特点。此外 ,该处理器还根据四边形结构PSD的非线性特征增加了非线性修正功能 ,使四边形结构PSD也具有相当高的线性度和位置测量准确度。     

PSD在双层主动隔振系统中的应用

简要介绍了位置敏感传感器(positionsensitivedetector,简称PSD)的基本原理和特点。以PSD作为检测部件,基于机械振动理论、控制理论和光电位移检测技术,提出了一种双层主动隔振系统,建立了系统数学模型并给出了仿真结果。研究表明,PSD的引入有效避免了传统加速度传感器所带来的积分问题,提高了系统实时性,从而大大提高了隔振率。     

荧光寿命的相敏检测技术的研究􀀂

针对光纤荧光温度传感器中影响系统精度的关键技术荧光寿命检测技术进行研究,用相敏检测技术对光纤荧光温度传感器的荧光寿命进行检测,提出了用希尔伯特变换技术改进基本的相敏检测技术,推导出了基于希尔伯特变换的荧光寿命相敏检测的数学模型,该方法省去了低通滤波器,对激励光泄漏有一定的抑制作用,试验表明,该方法是有效的,达到了系统的要求.     

磨矿粒度动态过程的一种快速Monte Carlo仿真方法

磨矿是降低矿物粒度的工业过程,产品粒度是磨矿过程的关键质量指标. 由于磨矿粒度难以在线检测且磨矿生产过程具有综合复杂特性,难以采用传统控制方法实现磨矿粒度的控制. 因此,建立磨矿粒度和关键工艺参数的动态模型对于磨矿运行控制和优化具有重要意义. 采用总量平衡原理获得磨矿粒度的微分方程模型多数情况下无法获得解析解. 而基于Monte Carlo （MC）方法的磨矿粒度模型能够精确模拟磨矿粒度分布的动态变化,但是其仿真效率低难以实用. 本文针对这一问题提出一种新的MC仿真方法: 在定总量方法的基础上引入新的颗粒移除机制,在移除过程中动态地分配各个粒级颗粒数目并保持破裂前后各个粒级颗粒所占总颗粒数的百分比不变,避免颗粒移除过程中由于粒级差异导致的抽样误差,且避免MC仿真速度随着仿真推进下降的问题. 仿真实验验证表明,本方法能够在保证一定精度前提下显著提高磨矿粒度MC仿真的计算速度. 最后,通过一个实例介绍了本文仿真模型在磨矿优化控制中的应用.     

基于PSD技术的控制器两片硬件设计

介绍了以现场可编程系统器件ＰＳＤ５０１和１６位单片机８０Ｃ１９６ＫＣ为核心构成的两片控制器的硬件设计方法。通过一个控制器设计的实例将基于ＰＳＤ技术的微机控制器的硬件设计与传统的以数字集成电路为基础的设计进行比较,研究表明基于ＰＳＤ技术的硬件设计是简化硬件、提高可靠性的有效方法。     

螺旋槽型干气密封系统轴向工作模态研究

干气密封系统的轴向动态特性会影响密封气膜的密封特性,从而影响机械密封的稳定性和可靠性,采用高灵敏加速度传感器和数据采集装置,设计螺旋槽型干气密封装置轴向振动测试试验,采用半互功率谱密度函数实现对干气密封装置的工作状态模态分析,分别利用平均相位偏差、模态相位线性度、模态复杂性和模态指示函数4个数学指标对模态参数辨识结果进行验证,结果表明:半互功率谱密度函数的模态分析验证结果较好,适用于干气密封组合型装置的环境激励工作状态模态分析。     

PSD微位移测量系统的设计与验证

以提高PSD输出微弱电流信号的稳定性和精度为目的,讨论了PSD驱动、运放电路的设计。主要考虑因素包括:两级精密运放选择,电源滤波模块设计,PCB设计中数模抗干扰,电源和地的处理,抗环境光干扰,PSD及其运放电路集成化,以及适应不同漫反射性质的被测物体的多路放大倍数设计等。最后,区别于传统的测量方案,采用一种基于标定测量的方法。通过音叉振动波形和定点距离测量实验,验证了PSD微位移测量系统的稳定性和精度都较好,测量范围20 mm,位移测量相对精度达到1.01%。     

A speech enhancement method based on sparse reconstruction of power spectral density

Using sparse representation of power spectral density (PSD) approximated by magnitude-squared spectrum, a new speech enhancement method is presented. The approximation K-singular value decomposition (K-SVD) algorithm with nonnegative constraint is used to train an overcomplete dictionary of the clean speech PSD. The least angle regression algorithm (LARS) with a termination rule based on the _?2${?}_2$ norm of the sum of the noise PSD and cross term between the clean speech and noise spectra is applied to estimate the clean speech PSD. Combining the estimated PSD with the signal subspace approach based on the short-time spectral amplitude (SSB-STSA), the enhanced speech signal is obtained. The simulation results show that the new method can yield better performance in most of noise conditions.     

一种自适应PSD伺服控制器的研究

本文针对常规PID伺服控制器设计时依赖精确数学模型同负载、模型参数的不确定性和非线性因素影响精确模型获得的矛盾,设计并分析了单神经元自适应PSD控制器。利用神经元的自学习、自组织能力,根据被控对象的参数变化情况进行权值的在线调整,加入了增益的自适应学习算法,使得调节更方便。同时,对PSD算法快速性方面的不足,采用复合算法进行了一定的改进。仿真表明,所设计的自适应PSD伺服控制器在一直线电机伺服系统中获得了满意的结果。     

基于PSD传感器的炸点三维坐标测量方法研究

针对野外炸点空间三维坐标测量的问题,提出了基于二维PSD位置传感器的炸点位置测量方法,构建了基于二维PSD位置传感器的炸点三维坐标测量系统;基于双目视觉原理建立了炸点空间三维坐标测量数学模型;研究了被动探测系统在野外远距离下的标定技术;通过系统误差分解传递,分析了各参数的误差;在Matlab中分别绘制了炸点位置坐标3个维度的误差分布图,并分析了测量系统误差随炸点实际位置变化的分布情况;根据误差分布图得到了在理论100 m测试距离下X坐标最大测量误差约为0.292～0.303 m,Y坐标最大测量误差约为0.251～0.371 m,Z坐标最大测量误差0.270～0.336 m;最后通过静爆实验对测量方法正确性、被动探测系统标定技术可行性和测量系统功能性进行了验证,结果表明测量系统响应速度快且功能正常,被动探测系统标定技术具备可行性且操作方便,可适用于野外炸点位置的快速测量。     

一维位置敏感探测器的计算机仿真

位置敏感探测器(PSD)是基于PN结横向光电效应的光电器件，其数学模型为Lucovsky方程，通常在二维区域，该方程只在特定条件下可得到解析解。一维PSD具有一定的物理宽度，该宽度对PSD的影响由于受到边界条件限制很难用解析法分析。该文采用偏微分方程求解软件FlexPDE对一维PSD在二维区域内进行了数值仿真，结果表明，宽度较窄的一维PSD其定位误差较宽度大的一维PSD要小，在PSD给定的情况下，光斑在PSD宽度方向上的移动对定位误差基本没有影响。     

The preconditioned simultaneous displacement method (PSD method) for elliptic difference equations

This paper introduces the Preconditioned Simultaneous Displacement iterative method (PSD method) in a new “computable” form for the numerical solution of linear systems of the form Au=b, where the matrix A is large and sparse. The convergence properties of the method are analysed under certain assumptions on the matrix A. Moreover, “good” values (near the optimum) for the involved parameters are determined in terms of bounds on the eigenvalues of certain matrices. Bounds on the reciprocal rate of convergence of the PSD method are also given. The method is shown to be superior over the well known Symmetric Successive Overrelaxation method (SSOR method) (at the optimum stage PSD is shown to converge approximately two times faster than SSOR) and in certain cases over the Successive Overrelaxation method (SOR method).