基于PSD的火炮身管膛线精度测量数据补偿方法

针对火炮身管内部膛线测量技术及自动检测问题,提出一种精度测量数据补偿方法。搭建火炮内膛检测机器人测量系统。采用激光测距仪对火炮身管阴阳线内径进行测量,使用PSD激光位置传感器对火炮身管轴线与测量系统轴线的偏心距离进行测量,分析检测误差产生的原因,推导基于矢量三角法的测量数据精度补偿算法和误差补偿计算公式,通过补偿前后数据的对比分析,结果表明:该测量补偿方法是有效的,能够解决火炮内膛轴线与机器人旋转中心不重合产生误差的问题。

一维光学位置传感器融合的非接触多自由度位姿测量系统

为实现机器人末端位姿多自由度实时测量反馈,融合一维光学位置传感器(Position Sensitive Detector,PSD)建立了平面3自由度非接触测量系统,对其测量原理,信号处理电路,环境光干扰去除和非线性标定算法等进行研究。根据PSD传感器测量特性和平面3自由度测量要求设计了4-PSD测量系统,并建立测量系统数学模型。研究了PSD传感器的信号处理电路,通过运放和除法器实现了单个PSD的信号处理,结合单片机与A/DC采样电路,实现了上位机的高频率信号采集。对4-PSD测量系统进行预实验,为消除环境光干扰,通过激光调制和数字滤波等方法进行验证。最后,通过激光位移传感器标定4-PSD测量系统,介绍了4-PSD的标定步骤(原点、转角、长度和二阶非线性标定),测定了系统标定后的误差分布。该测量系统具有较高的测量频率(50 Hz)。标定实验结果表明:标定后的4-PSD测量系统在70 mm×70 mm内,测量精度平均为0.49 mm,比标定前降低了90%的误差,能满足大部分高速、高精度机器人末端的非接触式实时测量反馈需求。

PSD位置特性与光斑及背景的关系研究

分析了ＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）作为二维位置传感器的优越特性，给出了理论上反偏状态下的ＰＳＤ的定位特性与光斑的关系，解释了在信号光源强度较弱时的位置坐标向中心靠拢的实验现象，理论和实验结果符合得很好，并由此将背景光划分为漫射型和集中型，进一步建立起了背景光影响下的位置误差估算公式以及消除背景影响的算法．

基于PSD的一维位移测量系统

介绍了PSD(Position Sensitive Detector)传感器的结构及工作原理,设计了一种基于PSD的非接触精密位移测量系统。系统包括PSD传感器、控制系统和上位机3部分。对控制系统的硬件电路进行了详细介绍,控制系统以STC89C52RC单片机和具有24位转换精度的AD7714为核心。单片机通过AD7714采集PSD传感器的输出信号,再对采集到的位移信号分析处理后将数据打包通过RS-485接口传给上位机,位移值在上位机界面上显示出来,实现了对系统的远程控制和实时测量。系统的量程为-10^+10 mm,测量分辨率达到了1μm,测量精度较高。

PSD位移传感器测量误差的修正方法

为了提高自制位置敏感探测器(PSD)激光三角位移传感器的精度,提出一种简单、可行的数据修正方法,对传感器所采用的测量原理、敏感器件及自制工艺等进行了研究。首先,对自制的位移传感器的静态精度进行实验标定,分析其位移误差曲线。通过将位移测量误差曲线与敏感器件自身检出误差曲线进行比对,结合自制传感器的组装工艺,分析其误差来源。然后,通过调整激光三角测量原理中位移传递公式的具体参数,达到优化自制位移传感器的静态精度的目的。最后,用反复多次地,不同测量范围、测量步长下的位移数据曲线优化效果,证明这种修正方法的普适性。实验结果证明:经过该方法修正后,自制的PSD位移传感器的测量数据的误差降低约80%,其静态位移精度基本达到1%。这种修正方法能够简单、有效地提高PSD激光三角位移传感器的测量精度。

航空发动机滑油系统金属屑末在线监测技术

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive Detection, PSD)技术对传感器感应线圈采集到的信号进行解调处理,以提高传感器的采集灵敏度。实验验证了在使用频率为80 kHz、幅值为±10 V的正弦激励信号对13 mm管径进行监测时,传感器对铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为80μm,对非铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为350μm;为感应式金属屑末传感器的设计提供了理论和技术支持,为航空发动机滑油系统中的金属屑末在线监测提供了技术保障。

一维、二维PSD的检测原理及测量电路

介绍了新型传感器 PSD在一维空间和二维空间的检测原理 ,并以理论推导的方式给出了归一化公式 ,来作为设计外围电路检测光点位置的依据 .

基于PSD的微位移传感器建模的实现方法

为了正确反映基于光电位置敏感器(PSD)的微位移传感器的特性,首先介绍了一维光电位置敏感器的工作原理并分析了利用PSD结合光学三角测量法将位移信号转换成电压信号的工作原理,得出基于PSD的微位移传感器被测试件位移量与相关测量电路输出电压(S,V)关系特征,然后基于最小二乘估计算法基本原理,提出了运用MAT-LAB语言建立PSD的微位移传感器(S,V)关系特征的数学模型的方法,给出了建模的程序流程图以及仿真结果。

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。

基于二维PSD的单目标靶模拟射击训练系统

所研制成的一种适宜于国家射击队使用的模拟射击训练系统 ,采用二维PSD位置传感器来接收目标靶上四个红外发光管发出的红外光线 ,以确定瞄准点在目标靶上的实际位置 ,从而将过去所使用的双目标靶合二为一的单目标靶 ,从而实现了设备的微型化。又增加了心率传感器 ,由此可以实时得到运动员在射击训练时的心率。设计了友好的人机交互界面 ,解决了训练过程中的可视化问题。实验结果表明系统性能稳定 ,达到了设计的要求。

PSD激光直线度测量仪

介绍了采用PSD传感器设计的激光直线度测量的工作原理，以及激光器、光靶和计算机系统的设计。

一种使用PSD的3D光学三角测量传感器

在大范围距离和方位的测量中,光学传感器因能快速给出准确的结果而被广泛应用;这里介绍的是一种基于三角测量原理的光学排列传感器;该传感器使用的是3个激光二极管和一个位置感应探测（PSD）照相机,主要用于测量相对于被测物体表面的距离和方位;实验结果得出的最初原形显示距离的精确性大约是0.05mm,方位的精确度为0.1°,测量范围为60～750mm;这种传感器具有测量范围大、精度高,且能工作于条件苛刻的环境等优点.

使用PSD位置敏感传感器测量固体材料的杨氏模量

设计了基于PSD位置敏感传感器的杨氏模量测定装置,采用PSD及光杠杆放大系统,测量了加载情况下金属丝的微小伸长量及杨氏模量.采用传感器及放大电路取代人眼与望远镜获取数据,消除了测量中的人为因素影响.

基于PSD的旋转机械振动传感器

研究了基于二维光位置敏感探测器(position sensitive detector,简称PSD)的激光振动传感器,重点介绍了PSD的结构、位置和振动检测原理,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,分析了影响该传感器检测精度的因素,提出了相应的解决办法,提供了传感器检定数据和实测振动波形。试验结果表明,该传感器各项性能指标完全满足旋转机械轴振测量要求,为旋转机械振动提供了一种新的可靠测量方法。

基于红外PSD的移动机器人沿墙导航控制

针对声纳传感器存在的问题,提出了一种基于红外PSD传感器的沿墙导航控制算法。在环境探测方面由于采用了波束角小,镜面反射影响小的PSD传感器,使所测量的环境信息可靠性提高。在导航控制方面综合考虑室内环境特点和机器人状态,设计了多模态的沿墙导航控制算法。将上述算法在GrandarAS-R移动机器人上进行了导航实验。实验结果表明:机器人在室内环境下能较好地沿墙行走,运动轨迹平滑。所提出的基于PSD的沿墙导航系统比基于声纳的系统具有更高的性能价格比。

基于PSD传感器的太阳自动追踪系统的研究与实现

太阳自动追踪是实现太阳能最大功率跟踪的一种简便的基本的方法。太阳能最大功率跟踪是太阳能有效利用的基础。设计基于PSD传感器的的光电特性,用PIC16F873单片机作为控制核心,由PSD传感器给出四个方向信号,通过数据线送到控制器处理,计算得到太阳的方位角和仰角,然后由控制器发出控制信息,控制电动机响应相应动作,实现了对太阳的自动跟踪。

基于PSD的机器人触须传感器系统

提出了一种新型机器人触须传感器。它基于啮齿类动物触须的工作机制,以PSD为敏感元件,测量触须接触物体时根部产生的微小位移量。在PSD信号处理上,提出了以软件算法代替信号调理电路中的四则运算部分,有效地提高了系统的精度和稳定性。实验结果表明:触须根部位移量的大小与接触物的距离成反比,而两者的方向角越小位移量变化就越快,由此可以获得接触物的位置信息。

基于PSD传感器的激光语音还原系统电路设计

针对目前激光语音恢复电路的精度低、滤波不完全等问题，采用PSD位移传感器设计了一种激光语言还原系统电路。该电路包括基于PSD的光电转换电路、流压变换电路和差分放大电路三部分。通过分析PSD工作原理及特性参数，设计并讨论了流压变换电路及放大电路的性能．实现了微弱信号的低噪声放大。经过实验验证，该电路可在距离障碍物2～3m处清晰地还原出被隔离的室内语音信号。

基于PSD的仿生触须传感器的研究及应用

啮齿类动物能够利用触须实现物体识别和避障,为此设计了一种柔性触须传感器。建立了触须传感器的力学模型,推导出了计算触须接触距离的公式。触须传感器利用位置探测器PSD作为传感元件,输出信号经调理电路转换成电压信号。完成了触须传感器的标定实验,建立了光点位移与输出电信号之间的函数关系。利用传感器扫描物体,输出信号传送给计算机进行分析处理,计算出接触点的位置,实现物体轮廓的重建。实验证明了该方法具有可行性。