四象限探测器定位算法优化

针对经典四象限探测器定位时采用各象限电流的比例关系近似为对应光斑在各象限内偏移量的比例关系,导致定位不准确和线性度差的问题,通过建立光斑中心坐标系的方式,提出了光斑中心位置关系与四象限探测器各象限面积的表达式,并通过近似反函数表达的形式,对准确表达式得出数据进行拟合,得到四象限各象限中光斑面积与光斑中心坐标关系的表达式.仿真校验结果表明:相对于经典光斑定位算法,在原误差最大值处误差占比减小了27%.

激光半主动制导中光斑对四象限探测器定位精度影响分析

针对激光半主动制导中,光斑的实际位置、大小及能量分布等因素影响探测器定位精度的问题,基于四象限探测器的光斑位置检测原理,建立了探测器检测位置与光斑实际位置的关系模型,在控制背景光为定值的条件下,通过弹目距离的变化改变光斑半径,仿真了激光传输距离和导引头光学系统焦距与定位误差之间的关系。仿真结果表明:激光远场传输条件下距离变化所引起的定位误差变化缓慢;在弹目距离一定时,短焦条件下焦距变化所引起的定位误差小于长焦条件下的焦距变化,且短焦条件下光斑的误差更容易控制在允许范围内。

基于QPD的粒子位移与输出电压的转换系数标定

在光镊系统中通常利用四象限位置探测器(QPD)进行位移测量,QPD的输出电压-粒子位移标定一直是影响位移测量精度的主要因素。论文研究了一种在光镊中基于QPD的输出电压-粒子位移标定方法,用QPD记录粒子移动时的电压信号,同时用CCD测量粒子的位移,比较电压峰峰值和位移峰峰值求得电压-位移转换系数。基于该标定的转换系数可快捷、实时的测量光镊系统中的粒子位移。搭建了光镊系统,并测量了放大倍数为120时的QPD输出电压-粒子位移转换系数,Y轴方向的转换系数平均值为0.1186v/μm,不稳定性低于1%,证明了该方法的有效性。进一步分析了影响转换系数标定精度的因素,包括系统放大倍数、粒子光斑大小、粒子纵向深度变化等。

四象限探测器非均匀性定位误差分析及矫正

为了减小四象限探测器系统定位误差影响以提高探测精度,在探测器输出电压与偏移量计算的基础上,使用对角算法以增加计算的有效线性区域范围,针对背景光噪声、暗电流噪声与四象限非均匀性建立算法模型,设计能够修正模型中各类误差影响的软件算法,改进了系统定位误差参数的标定方法,搭建实验平台计算标定修正后的偏移量,并与实际偏移量进行对比,修正后定位误差影响可由15%减小至10%内。实验验证表明经改进后的算法可以提高四象限探测器检测精度。

一种基于四象限光电探测器的对准新方法

在分析四象限光电探测器工作原理的基础上,提出了一种利用2个四象限光电探测器实现掩模板对准的新方法。激光器与四象限探测器位置固定,掩模板处于激光器与四象限探测器之间。透过掩模板上的2个透光米字形标记,激光光束照射到四象限探测器的光敏面。根据2个四象限探测器的输出,计算出掩模板的位置和姿态偏差,通过运动平台调整掩模板的位置和姿态,实现对准。

四象限探测器用作激光准直的特性分析

以四象限光电探测器用作激光准直为例,对其探测原理、光电转换特性、影响探测精度的因素进行了理论分析。用数值模拟、实验验证了分析结果,并对影响探测精度的因素进行了深入的探讨,从而为四象限探测器用作激光准直提供了有力的理论依据。

采用四象限探测器的智能跟踪定位算法

为了提高跟踪定位系统的跟踪精度与响应速度,提出了一种增益可调的快速跟踪定位(GAFT)算法,以实现对目标的快速定位及在信号较弱时的精确定位.该算法首先根据目标在四象限探测器上光斑成像的大小、位置与输出信号间的关系,确定光斑在探测器上的线性变化区间,并在此区间上得到光斑移动与信号变化的对应关系,再实时采集光斑在4个象限上的信号之和,作为目标光斑信号强度,然后计算光斑信号强度的变化率,采用自适应学习的方法得到信号强度的变化趋势,根据该趋势对信号增益进行动态调整,从而提高信号的分辨率和跟踪精度.实验数据表明,GAFT算法在线性工作区间中通过改变光斑半径及调整光斑的信号强度等措施,可以将跟踪精度提高到0.049 7mm.

背景光对四象限探测器干扰的研究

给出了四象限探测器 (QD)光电探测原理 ,从理论上详细分析了背景光干扰下对位置探测精度的影响 ,得出位置误差与测量位置存在线性关系、与信噪比几乎存在反比关系 ,并用实验验证了分析结果。最后提出了减小背景光影响的几种措施。

四象限光电探测器定位误差分析

对四象限光电探测器定位误差进行了分析,提出了光斑中心与四象限光电探测器中心对准的方法,通过实验得出了光斑偏移量和输出电压在小范围内为线性关系的结论,并通过理论计算得到了证实。修正关系曲线后得到了理想条件下的偏移量与输出电压的关系,为改善四象限定位系统以消除各项误差的影响,提高系统定位精度提供了一种方法。

四象限光电探测器象限间一致性测量方法

将四象限光电探测器应用于目标方位测量时,探测器四个象限的一致性至关重要.用日光灯灯光作光源测量四象限光电探测器象限间响应度一致性,此方法简单有效,容易实现,且能达到较高的精度.用此方法测量了一个GT111四象限光电探测器,其象限间响应度一致性>82%,测得的结果显示GT111四象限光电探测器具有较好的象限间响应度一致性.

四象限探测器输出非均匀性分析与矫正

摘要：对四象限光电探测器系统的的原理及其定位误差进行了分析，并提出了一种标定并修正其固有误对差以及对四象限光电探四象限非均匀探测器系统的匀性的方法。推导得出了入定位误差进行入射光线偏移行了分析，并通过实正其固有误实验和计算得到了证证实。为改善四象限探测器探测精度以及消除各项误差的影响提供了一种方法。

激光制导目标方位探测系统的光学设计

根据激光制导目标方位探测系统技术指标,分析了系统光学设计的特点,选定了光学系统的结构形式,探讨了激光回波光斑大小与四象限探测器光敏面大小之间的相互关系及其对目标探测跟踪的影响,并利用ZEMAX软件进行了系统参数优化,设计结果满足了使用要求。

激光位置探测器的角位移测量精度分析

作为激光光斑位置探测器,象限探测器和位敏探测器被广泛应用于激光光斑跟踪、监控、位置检测和定位等领域。对这两种探测器的角位置测量精度进行了探讨,分析了影响精度的主要噪声源,推导出两者的角位移精度表达式,并通过计算进行了模拟。结果显示,两者的测量精度决定于信号的信噪比,且随作用距离的增加而降低;象限探测器的角位移测量精度明显高于位敏探测器。在忽略背景光噪声的情况下,象限探测器的精度约为位敏探测器的40倍。

基于4Q-PSD的高分辨率横向位移探测方法研究

在分析四象限位置敏感器件(4Q-PSD)结构及特点的基础上,利用该器件作为核心探测器,设计了一种光电探测系统,对高分辨率横向位移的探测进行了研究。系统主要包括LED光发射、光接收、信号处理和显示等部分。LED发射的光束经聚焦透镜汇聚后射向反射镜,反射光聚焦到一个4Q-PSD上,经线性化的信号处理电路处理后,可实现高分辨率横向位移的测量。实验证明:横向位移测量稳定性与精度与测量距离无关,系统的误差主要来自反射镜反射的非均匀性。

激光测向器件及其应用

激光测向技术是利用光电探测器接收激光信号,根据探测器光敏面对目标像光斑中心位置的偏差,解算出角度偏差量,进而得到目标的方位信息。激光测向技术具有测向范围大、电路设计灵活、测向精度高等特点,因而得到广泛的应用。光电探测器件是激光测向技术的核心器件,介绍了三种主要的探测器件,论述了它们的工作原理和特点,通过比较得出QD具有更多优点,是较为理想的精密测向器件,更适合于高精度动态目标的跟踪测量。

双刀口组合测量微光斑中心位置

提出了一种测量光斑位置的新方法，介绍了按这种方法的原理设计的机电式四象限探测器。用这种探测器测量１００μｍ光斑的位置，分辨率可达到０．１μｍ，测量精度达到±０．５μｍ。

高精度近红外光斑位置检测模型研究

为了提高1 550 nm近红外波段光斑位置的检测精度,提出了一种改进的积分无穷解算模型。以高斯光斑为入射光模型,深入分析了In Ga As四象限探测器(Quadrant Detector,QD)输出信号与光斑实际位置之间的关系,考虑探测器直径及沟道的影响,通过引入误差补偿因子,利用最小二乘拟合的方法得到有效光斑半径,从而获得新解算模型的解析表达式,最后在搭建的In Ga As QD光斑位置检测系统上对提出模型进行实验验证。仿真和实验结果表明:新模型可有效降低不同半径光斑下的位置检测误差;入射光总能量约为10μW,光斑半径0.75 mm时,在[-0.75~0.75 mm]检测范围内,新模型均方根误差为0.003 mm,最大误差为0.009 mm,较原有模型分别降低了78.6%和52.6%。新模型在激光通信和激光雷达等工程实际中具有较好的应用前景。

基于PLC的大范围运动与高精度对准控制

针对掩模版传输过程中的大范围运动与高精度对准这两个关键问题,本文采用基于PLC的全闭环位置控制方法,设计了用于掩模版传输和对准的机械手控制系统。对于大范围运动,利用旋转编码器和光栅尺检测机械手的速度和位移,构成三闭环控制系统。对于高精度对准,利用四象限探测器检测掩模版位置与姿态偏差,构成四闭环控制系统。实验结果表明,利用本文控制系统,机械手在大范围传输和高精度对准时的速度和精度都可以满足生产要求。

中心开孔型四象限探测器光纤定位闭环控制方法

光纤定位技术是多目标光纤光谱望远镜中的关键技术,光纤定位精度是影响望远镜观测效率的重要因素,随着光谱巡天项目的开展,光纤定位单元的小型化、高密度化、集成化和高精度定位要求成为普遍趋势,这对光纤定位系统提出了更高技术要求和挑战。光纤定位技术也期望实现高精度的实时监测和反馈系统,形成有效的闭环控制。基于此提出了一种中心开孔型四象限探测器光纤定位技术,并利用二维高斯模型对中心开孔型四象限探测器定位算法进行了设计,该算法对单元光斑束腰单次标定,可实现高精度的多次实时光斑位置确定和光纤位置调整。利用光纤光谱仪望远镜原理搭建了模拟实验对此装置和算法的性能进行了模拟,应用此闭环控制方法,在四象限探测器零点偏置直径为4 mm、光纤截面积达到1000μm^2情况下,绝对定位误差可以控制在6μm之内,相对误差可控制在0.15%范围内,可以有效提高望远镜星象和光纤的耦合效率。

多晶CVD金刚石型X射线光束诊断探测器研制

为满足同步辐射X射线实时位置和强度监测需求,基于多晶的CVD金刚石材料,研制了一种四象限型X射线位置探测器。该探测器暗电流为20pA;在同步辐射Top-up注入模式下,光强的测量精度为0.2%;位置分辨能力为1μm,达到同步辐射装置线站上常规的光束位置和强度实时测量要求。