基于高精度PSD的三轴试样径向变形激光量测系统的研制

研制开发了一套基于高精度PSD(位置敏感探测器)的三轴试验土样径向变形激光量测系统,将激光光电检测技术和光学三角法测距原理应用于土工三轴试验,实现了土样变形的非接触式多点直接量测,能够较精确的测定不同时刻试样高度不同位置处的直径变化值,对紫铜标准试件的测试精度为0.009 mm,应用该系统可对三轴试验过程中试样的应力应变性质进行更加符合实际受力状态的深入研究。文中还对影响测量精度和误差的主要因素进行了分析,并通过标准试件直径的实测结果验证了系统的测量精度。

基于PSD的非接触式二维动态角度精密测量系统

非接触式角度测量广泛用于机械制造、精密测量、航空航天等领域。在一种高速振镜的二维角度测试装置中,需要大范围(±10°)、高速率(80 kHz)、高精度的非接触式二维角度测量方式,传统的动态角度测量方式都不能满足要求。基于PSD的高速响应特性,设计了光电反射式二维动态角度高精度测量系统,可以取得更好的技术指标。首先,采用高精度的PSD检测器和激光器等光学器件,可以实现高精度、大范围的非接触式角度测量;此外,利用坐标系变换得到二维机械角度与PSD输出二维位移的关系,并通过FPGA和高速AD采集板实现了高速数据采样,利用数字滤波的方法,大程度的降低了系统的噪声;通过数据插值的方法,对测量数据进行矫正,极大的降低了系统的误差,实现了大范围二维角度的系统误差都在较低水平。通过实验测试,系统可以实现±10°摆角范围的测量,采样频率可达到125 kHz,噪声达到0.001°,系统误差最大0.007°。满足了大范围、高速率、高精度的角度测量要求。

高精度二维四边形结构PSD信号调理电路设计

分析了二维四边形结构PSD的特性,介绍一种基于单片机的数字式二维PSD信号调理电路的设计方法,包括硬件设计,软件非线性校正、背景光和暗电流消除方法等.测试结果表明,用该方法设计的四边形结构PSD具有相当高的线性度和位置测量精度.