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PSD激光三角测量系统的研制

作　者: 侯金龙
导　师: 赵斌
学　校: 华中科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 位置敏感探测器(PSD) 激光三角测量非线性补偿微弱电流信号处理宽范围信号输入
分类号: TH744.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 680次
引　用: 15次
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内容摘要

激光三角测量是非常重要的非接触测量方法,本文研究了以PSD 作为光电传感器的测量系统中的一些问题。实现PSD 位置检测电路。根据PSD 的工作特性,结合激光三角测量的原理,设计合理的信号处理系统,实现位移、振动等物理量的测量。非线性补偿问题。由于激光三角法具有原理上的非线性,为了便于测量和控制,需要进行补偿。本文实现了一种模拟的非线性补偿方法。实验证明,这个问题得到了很好的解决。微弱电流信号的前置处理问题。激光三角测量是依据漫反射光实现测量的,因而PSD 的输出电流是一个微弱信号。对微弱电流信号的处理,要非常注意放大器的选择、PCB 板的设计等一系列问题,本文都进行探讨和尝试,取得了一定的效果。宽范围信号输入的问题。对于不同反射能力的被测物面,反射光光强变化大,PSD输出的电流信号范围也会随之而变化。本文用积分进行电流/电压转换,控制积分时间来保证前置放大的输出在一个合理的范围。测量速的问题。PSD 响应速度快、精度高,但是,要想实现快速高精度的测量,这还是不够的。电路系统的速度是测量速度的关键,要合理选取电路参数,保证带宽要求。系统误差来源。本文讨论和分析了影响系统测量精度的一些因素,对提高系统精度进行了一些尝试。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 课题研究的目的、意义  10
  1.3 本文主要工作和创新  10-12
2 PSD 基本原理、特点及应用  12-22
  2.1 PSD 基本原理  12-15
  2.2 PSD 主要特性  15-16
  2.3 PSD 技术的应用  16-17
  2.4 PSD 在激光三角测量中的应用  17-21
  2.5 本章小结  21-22
3 PSD 信号处理电路设计  22-32
  3.1 传统的PSD 信号处理方法  22-24
  3.2 非线性补偿电路设计  24-27
  3.3 前置放大电路设计  27-31
  3.4 本章小结  31-32
4 微弱电流信号的处理  32-41
  4.1 前置电路器件的选择  32-35
  4.2 前置放大电路参数的确定  35-38
  4.3 电路抗干扰的几点措施  38-39
  4.4 本章小结  39-41
5 系统误差分析  41-48
  5.1 影响测量精度和仪器性能的因素  41-42
  5.2 光学测量头定位引起的误差  42-45
  5.3 传感器噪声电流引起的误差  45
  5.4 电路噪声引起的误差  45-47
  5.5 本章小结  47-48
6 系统试验及结论  48-54
  6.1 非线性补偿实验  48-50
  6.2 宽范围输入信号验证实验  50-51
  6.3 测量速度验证实验  51-53
  6.4 本章小结  53-54
7 全文总结与展望  54-56
  7.1 全文总结  54
  7.2 展望  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
攻读学位期间发表学术论文目录  61-62
附录1 实验装置照片  62-63
附录2 仪器面板照片  63-64
附录3 电路系统照片  64

PSD激光三角测量系统的研制

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