基于位置敏感器件的杨氏模量测量

利用位置敏感器件将经典的拉伸法测杨氏模量中金属丝的微小伸长量转换成电压信号变化,再由放大电路放大后,经过数据采集卡接入计算机进行实时数据采集,实现了杨氏模量的数字化测量。实验运用了现代科技测量的新器件、新技术,将硬件和软件在传统物理实验上进行了融合,实验数据处理设计了代表性的最小二乘法线性拟合和逐差法进行处理,测量结果可靠,可作为一个典型的综合性物理实验进行教学推广和使用。

光电位置敏感器件的非线性分析及应用

阐述光电位置敏感器件(PSD)的结构、特性和工作原理,并根据PSD的原理和特性分析其产生非线性的几种主要因素。导出PSD的输出信号与光强无关的位置方程。设计出一种低温漂高精度的PSD非线性硬件调制电路。分析了插值算法、神经网络优化法以及解析法等对PSD的非线性进行修正的有效性,并对给出的部分实验数据进行了分析。最后对PSD在光学三角法测量、自动检测以及高精度测量中的应用作了进一步的讨论与展望。

空间光通信中位置敏感器件(PSD)的性能分析

研究了使用ＰＳＤ的空间光通信粗跟瞄系统对光束的位置分辨率。通过理论计算和实验得知，当入射在ＰＳＤ光敏面上的信标光功率约为２８μＷ时，粗跟瞄系统的位置分辨率约为１２６μｍ。同时，通过计算机模拟，对ＰＳＤ的线性度进行了理论值和实验值的对比。

激光准直测量中二维位置敏感器件非线性修正算法研究

根据光电位置敏感器件(Position sensitive detector,PSD)的原理和光点位置方程分析了其非线性成因和特点,提出了用神经网络的共轭梯度算法对PSD的非线性进行补偿。以网络总体平均误差为目标函数,以权值和阈值为设计变量,采用真实的梯度法和共轭梯度法对网络参数优化,实现了权值和阈值的快速准确计算,并将该方法应用于PSD线性化,从而使PSD的B区(边缘区域)获得了与A区(中央区域)近似的线性度。故在不增加成本,不改变测量设备复杂度的情况下,扩大了测量范围,提高了B区的测量准确度及数据的置信度。

一种光电位置敏感器件温度补偿方法研究

光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置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温度的影响,以提高检测的精度和可靠性。分析了光电位置敏感器件(PSD)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,并且成非线性。提出一种基于神经网络共轭梯度算法的光电位置敏感器件温度补偿方法.利用神经网络共轭梯度算法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,实现光电位置敏感器件温度补偿。实验结果表明,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。

二维数字阵列光电位置敏感器件新式结构研究

简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系。在此基础上,利用低峰探测仪的双极性三极管将像素M(i,j)的行与列位线联系起来,用来检测最大光强度的像素,显示出最低输出电压,使位线与其输出电压相对应;采用分布图像的峰值检波器来模拟预处理光电信号,通过数字转换得到图像的重心位置;采用集中平行的模拟计算估算射到感光区的光分布的重心,并通过时钟比较器得到数字化图像。给出了检测位置的二维光电传感器阵列、显示与图像数量的平方根成正比功耗关系式以及几个重要结论。

数字阵列光电位置敏感器件新型结构的研究

简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系.在此基础上,采用分布图像的峰值检波器来模拟预处理光电信号,通过数字转换得到图像的重心位置;采用集中平行的模拟计算估算射到感光区的光分布的重心,并通过时钟比较器得到数字化图像.给出了检测位置的二维光传感器阵列、显示与图像数量的平方根成正比功耗关系式以及几个重要结论.

面向位置敏感器件的反馈堆叠信号滤波

为解决位置敏感器件(PSD)提取光斑位置信息的不准确性,克服元器件、信号处理电路等带来的随机噪声干扰,本文提出了一种基于极限学习机(ELM)的反馈堆叠模型(FsELM)。该模型使用ELM作为基本训练块,以单层预测结果与目标真值的偏差作为依据对输入数据进行更新,并进行循环训练,形成反馈堆叠的结构,从而实现PSD信号有效信息的深度提取。同时设计进行了基于一维PSD的激光三角位移检测实验验证算法的性能,比较了传统滤波算法、经典学习算法、ELM及其变体和本文提出的FsELM方法对数据的处理效果。实验结果表明FsELM预测精度明显优于其他处理方法,预测结果均方误差可达1.4×10-5,预测精度为0.78%;除ELM等单次训练结构外,FsELM模型的运算速度比其他处理方法更快。该结果证明了FsELM在应对随机噪声干扰的优异性能,以及不确定环境下突出的预测能力。

位置敏感器件在非接触测量中的应用分析

阐明了激光三角法的测量原理．介绍ＰＳＤ在非接触测量中的应用及其特点，并将ＰＳＤ激光三角测量与ＣＣＤ光三角测量及其它一些非接触测量方法进行了比较．

基于位置敏感器件的液位检测系统及其数据处理

精确测量光固化成型设备中光敏树脂的液面位置是确保成型精度的关键,根据激光三角法原理设计基于PSD的液位检测系统,采用点激光和一维位置敏感器件组成液位检测系统。通过测量点激光在PSD上的位移量来获取液面位置的变化量,在分析PSD误差特点基础上,通过优化结构设计、信号采集、检测系统标定和实时数据处理4个方面来提高检测精度。实际测试表明:液位检测系统量程中间位置的误差小于0.27%,两边误差小于0.4%,可满足系统测量精度要求。

位置敏感器件(PSD)的杂光干扰研究

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，基于ＰＳＤ可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各种杂光干扰，以提高检测的精度和可靠性。根据ＰＳＤ的原理及其特征方程，分析了杂光在ＰＳＤ上的两类作用模式，并根据ＰＳＤ特征方程推导了存在杂光干扰时ＰＳＤ输出信号与杂光的关系，及杂光导致的位置误差方程。根据上述推导，文章给出了３种克服杂光干扰的实用方法。

光电位置敏感器件背景光补偿的研究

光电位置敏感器件 (PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件 ,基于光电位置敏感器件可以构成多种非接触的高精度动态位移监测仪器。根据光电位置敏感器件的原理及特征方程 ,分析了存在背景光时它的输出信号是非线性的。提出一种基于神经网络的光电位置敏感器件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光电位置敏感器件输出与其标准值之间的非线性映射关系 ,对其实现全程跟踪补偿。计算机仿真表明 ,该方法能有效地消除背景光的影响 。

基于位置敏感器件的光学法盐度检测技术研究

盐水浓度的变化会引起其对光的折射率的变化 ,对于固定的倾斜入射光线 ,折射率的变化会导致出射光线发生偏移 ,利用位置敏感器件 (PSD)检测光线偏移量的大小 ,便可以得到待测盐水的浓度。基于差动折射率测量原理 ,引入了一个装有蒸馏水的参考水槽 ,从而有效地减小了温度漂移对盐度测量带来的影响。初步的实验结果表明了方法的正确性 ,盐度测量的分辨力可达 0 .0 12‰ ,重复性精度好于± 0 .3‰。对测量数据做了详细的论述 ,并对影响测量精度的一些主要因素进行了细致的分析。结果表明 ,该方法的温度漂移和光源强度变化对测量结果的影响很小。

基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统

光电非接触式测量方法对实现微位移测量具有重要意义,位置敏感器件(PSD)是实现光斑位置探测的传感器件,其探测精度以及基于该器件的数据处理方法直接影响位置测量精度。依据PSD各电极输出的光电流大小反比于入射光位置到各电极之间距离的工作原理,设计了二维激光位置检测系统方案。为了提高PSD输出微弱电流信号的稳定性和位置探测精度,重点研究了信号调理电路设计、参数匹配、滤波方法与实时并行计算方法。实验结果表明:在±2mm方形区域内,基于PSD所设计的探测系统单点稳定性精度优于2μm,能够满足依托项目中激光跟踪仪对空间目标准确定位的要求以及基于激光位置检测的高精度实时微位移测量相关应用的需求。

基于位置敏感器件的视觉测量系统标定技术

位置敏感器件(PSD)具有受光照影响小、数据处理简单的特点,在视觉位姿测量方面具有很大优势。但受PSD传感器自身非线性的影响,其畸变复杂,PSD传感器的标定成为其应用的关键。针对PSD相机和红外发光二极管(LED)光源组成的PSD视觉测量系统,提出了一种PSD相机标定方法。该方法采用多项式模型表征PSD相机畸变,结合传统的针孔成像模型共同构成PSD相机成像模型;利用非线性优化标定相机模型参数;设计了专用的红外LED标定板,实现了PSD视觉测量系统的标定。实验结果表明:该方法对PSD相机的标定精度较高,利用该标定结果进行位姿测量的精度较高,速度较快,可以满足高精度光学测量的需求。

入射光强和背景光对二维光电位置敏感器件干扰的影响

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问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置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器件位置输出误差最小的定量关系。

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。

基于激光PSD的导轨直线度测量研究

针对航天型号导轨装配时直线度测量存在受导轨结构特征、导轨长度、装配位置等条件限制导致的测量效率问题,对基于激光PSD(Position Sensitive Detector,位置敏感器件)的导轨直线度测量方法进行了研究,设计了由PSD接收器、测距模块、信号处理单元及运动单元组成的自动化测量系统,使用激光跟踪仪作为标准器对系统的测量精度进行验证,测量精度优于±0.1 mm,测量效率提高5倍,经软硬件适用性改造后,亦可适用于多种大型导轨的空间直线度、宽度等尺寸测量。

一维PSD器件及其在测量中的应用

PSD是一种新型位置传感器。介绍了PSD器件的检测原理,并以理论推导的方式给出了其等效电路及光点坐标位置与输出电流的函数表达式。重点讨论了PSD器件在位移测测试和大型回转构件空间角度测试中的应用,分析结果表明该器件具有接口简单、测试精度高,不受光束和焦点偏离的影响等优点,可广泛应用于精密测试领域当中。

一种基于PSD红外线位置传感器的设计

在介绍位置敏感器件(PSD)基本原理的基础上,提出一种以PSD为核心器件,应用于纠偏系统的红外线位置传感器的设计方法。介绍了该传感器的结构和测位原理,给出了硬件和软件的相关设计,分析了影响该传感器检测位置精度的因素,并提出了相应的解决办法。该位移传感器可检测的物体的最大运动位移为±18.5mm,检测精度优于0.1mm,采样频率可达1.5kHz。