脉冲光照射下一维PSD响应特性的研究

研究一维位置敏感探测器(PSD)的脉冲响应特性及脉冲光照射下光生电流输出的规律,对准确计算光的入射位置有着十分重要的意义。给出脉冲光函数的表达式,讨论了4种脉冲光模式照射下的PSD脉冲响应特性,并详细研究了“脉冲堆积”现象。结果表明,如果脉冲光照射时间远远大于PSD的响应时间时,光的入射位置满足一维PSD的转化公式;如果光照射时间小于PSD的响应时间时,只要满足照射时间大于2.5倍的时间响应常数,则停止照射的时间越短,光入射位置与PSD输出电流之间越接近线性关系。     

位置敏感探测器的动态响应误差分析

针对光源连续扫捕位置敏感器（PSD）时产生的动态响应误差随扫描条件不同发生的变化，基于一维PSD动态响应模型，建立光源扫描照射下的PSD动态响应误差模型，仿真分析得到了不同扫描起点位置和速度下的PSD动态响应误差分布5个特点，建立了一维PSD动态响应误差的估算模型。通过对4种常用的一维PSD器件进行仿真，验证了估算模型的正确性。     

二维PSD动态响应误差分析

针对光源连续扫描位置敏感器(PSD)时,PSD产生的动态响应误差随扫描速度的不同而发生变化的问题,基于二维四边型PSD,建立光源扫描照射下PSD动态响应模型,仿真分析得到了不同光源扫描速度下,PSD动态响应误差的分布,光源扫描速度越快,PSD动态响应误差越大。最后对影响动态响应误差分布的两个主要因素进行了分析。建立的二维PSD动态响应模型及仿真结果为PSD器件的实际工程应用提供了一个有效的依据。     

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。     

ATP跟瞄系统中位置敏感探测器测量精度研究

为满足星－地量子通信中 ATP 跟瞄系统对二维位置敏感探测器（PSD）的精密性、实时性、可靠性的要求,基于 LabVIEW 设计了 PSD 精度测量与误差修正系统。首先,采用驱动平台带动激光光源,通过扫描 PSD 光敏面,获得电压值并计算出光斑位置,分析非线性成因,采用多项式拟合法建立实际值与测量值间的数学模型,得到非线性修正函数。然后,结合光学三角测量对被测物体进行微位移和角度测量,并对测量结果进行误差修正。实验结果表明,经过修正后 PSD 位置误差显著减小,满足系统对 PSD 的需求,通过 LabVIEW 软件编程提高了系统的测试效率。     

一种基于空间曲线焊缝的旋转结构光自标定方法

为实现对旋转结构光平面快速、高精度标定,以空间曲线焊缝为研究对象,提出一种旋转结构光自标定方法。首先对相机进行标定获取相机内外参数,对焊缝轨迹通过图像处理进行预提取,利用二维靶标对舵机的旋转轴进行标定。随后通过舵机云台将结构光固定到初始位姿,利用交比不变原理进行结构光平面标定。旋转舵机云台控制结构光扫描焊件,控制结构光始终与扫描点处的轨迹切线垂直,并获取从初始位姿旋转到垂直位姿所需的旋转角度,通过平面绕任意轴旋转公式完成结构光平面在扫描点位置的自标定。试验表明,通过对比扫描点处分别通过交比不变原理和结构光平面旋转自标定获得结构光平面方程,系数差值均方根为1.35×10^-3,精度高且操作简便。     

激光扫描转镜扫描轨迹的分析计算

扫描转镜是激光扫描探测系统的重要组成部分。从几何光学原理出发,以旋转六面转镜扫描为例,推导出扫描轨迹的表达式,分析了入射光线位置与扫描轨迹的关系,并给出了扫描角度与扫描轨迹的关系曲线。系统本身的结构特点是产生扫描非线性和非对称性的根源。为了减小扫描轨迹的非线性,提出了一种使用曲面反射镜的扫描系统,并对其扫描轨迹进行了求解和计算。由计算结果可知,该系统能有效克服平面转镜扫描系统的非线性特性。     

一维位置敏感探测器的相位响应特性

基于位置敏感探测器(PSD)的相位法探测入射光点的原理,利用RC等效模型得到一维PSD两电极输出电流信号的相位和相位差。分析了相位与调制频率和入射光点位置x的关系,并得出相位差在不同调制频率下的响应特性。在一维PSD上的实验测试结果表明,利用相位差测量的线性关系显著,并且随着调制频率的增大测量灵敏度提高。     

PSD安装倾斜误差对光斑定位的影响

针对入射光能量为高斯分布时,位敏探测器(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.     

一种基于光学传感器的新型触摸板的设计

针对现有各种交互式触摸板系统在性能及成本上的不足,设计了一种基于光学敏感器件PSD的触摸板,采用了由反射镜等光学器件构成的简单光学系统,将触摸笔笔尖的红外光源发出的光成像于光敏器件PSD上,从而确定触摸点的位置坐标.光敏器件PSD的使用,使系统具有很高的数据处理速度,且设计结构简单紧凑易于集成、成本低、性能优越,适用于...     

二维四边形位置敏感探测器实验研究

位置敏感探测器（PSD）是一种可以探测光斑重心位置的光学传感器,具有响应速度快、位置分辨率高和处理电路简单等优点,在角度测量、位置检测等精密测量系统中具有广泛的应用。介绍了在实验室内光学平台上搭建光路,选用A823数据采集卡,并在DOS操作系统Borland C++ builder环境下编写C程序连续实时采集模拟电压信号,实现AD转换,计算光斑位置坐标并进行误差分析。实验选用瑞典SiTek公司型号为2L10_SU65_SPC02的四边形位置敏感探测器,通过误差分析得出主要结论,包括PSD存在边缘效应,室内实验影响传感器位置坐标的主要因素是自然光和日光灯,去除影响因素后精度明显提高。     

Response Characteristics of Position Sensitive Detector under Oblique Incidence Condition

Based on Lucovsky equation,the response solution of 1-D position sensitive detector(PSD) is given under the condition of parallel light oblique incidence and Gaussian beam oblique incidence,and the response characteristics are analyzed by numerical calculation.The relation between oblique incident angle and output current is introduced and illustrated.     

交变光源型位敏器件应用技术

在利用直流光源型半导体位敏器件（ＰＳＤ）进行测量时，常因环境光强的改变而引起误差。本文介绍的交变调制光源及其相应的ＰＳＤ光电信号处理电路，可大大地降低和消除杂散光对测量的影响。     

Technique of Position Sensitive Detector with Alternating Light Source^①

The signal processing circuits of position sensitive detector(PSD)with alternating light source are presented.The measuring device of PSD with alternating light source can effectively eliminate the interference made by light noise signal.     

入射角和杂质吸收对一维光子晶体反射镜的影响

利用复折射率的方法和膜系设计软件TFcalc分别研究了入射角和杂质吸收对一维光子晶体反射镜反射谱和透射谱的影响.结果表明:随着入射角的增大,一维光子晶体反射镜的禁带中心位置蓝移,禁带宽度减小.入射角小于60°时,带隙势阱深度几乎不变,大于60°后带隙势阱深度变化较大.当入射角无限接近90°时,P偏振光的带隙几乎消失,S偏振光的带隙几乎保留.杂质吸收对于一维光子晶体的反射谱和透射谱显著影响时的临界消光系数值分别是0.001和0.0003.高折射率介质层的杂质吸收对光谱的影响较小.