PSD光电位置探测器实时测距系统研究
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 本论文的主要工作 2
2 测距系统的发展状况 3
2.1 非光学方法 3
2.1.1 电容法 3
2.1.2 超声波测距 4
2.1.3 微波测距 4
2.2 光学方法 5
2.2.1 干涉法 5
2.2.2 光切法 5
2.2.3 光电法 5
3 测距系统的测量原理与方法 7
3.1 三角法测距的基本原理 7
3.2 PSD光电位置探测器的介绍 11
3.2.1 PSD的研究现状 11
3.2.2 PSD的工作原理 13
3.3 基于PSD的三角测距法 15
4 器件介绍及电路设计 17
4.1 器件介绍 17
4.1.1 PSD介绍 17
4.1.2 输出显示 17
4.2 电路设计 20
4.2.1 电流电压转换放大电路 20
4.2.2 运算电路 21
4.2.3 除法电路 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26,8700
1 绪论
1.1 课题研究背景
科学技术研究的过程可以说是测量、处理、改进的过程，而测量的目的就是要获取研究对象的各种信息，以便根据所得到的信息控制研究对象。随着工业技术的不断发展，各行各业对测试的要求也越来越高，并对测试技术提出了非接触、小型化、集成化、数字化、智能化等各种要求[1]。
为了设计出高质量的产品，不仅需要良好的设计，而且还需要对生产出的产品进行测试，看是否能满足设计要求。在已经具备良好设计的基础上，提高在测试方面的水平就成为新的要求。测试技术不仅能为产品的质量和性能提供客观的评价，为生产技术的合理改进提供基础数据，而且是进行一切探索性的、开发性的、创造性的和原始的科学发现或技术发明的技术手段。
在测试中，距离是一种常见的物理量。距离的测量在机械工程中应用很广，工作中经常要求精确测量出零件的表面轮廓和位置。而在对力、压力、温度、流量、扭矩、速度、加速度等参数进行测试的过程中，传感器的设计一般要以距离为中心变量进行转换。在技术领域，要求对距离测试的精度越来越高，以适应现代技术的发展。由此可见距离测试在测试领域的重要性。
随着科技的发展，距离的测量方法也随之发展，按其测量接触与否来分有接触测量和非接触测量。接触测量是指测量器具的敏感元件(测量头)在一定测量力的作用下，与被测物体直接接触的测量方法。非接触测量是测量器具的敏感元件(测量头)不与被测对象接触而能完成测量的测量方法，它以可分为光学式和非光学式两种。接触测量由于与被测物接触产生变形，造成误差，影响测量精度，更主要的是容易损坏物体表面，磨损接触头，因而接触测厚在发展前途和应用范围上远不如非接触测量。
在非接触测量方法中，基于位置敏感探测器(Position Sensitive Detector，简称PSD)和光学三角法的测距方法已成为了当前研究的热门。PSD是80年代初期发展起来的一种新型位置传感器，它具有位置分辨率高、响应速度快、不需要扫描、信号处理简单等优点。由于PSD是非分割型元件，可连续输出模拟信号，无死区，位置输出信号只与入射光斑的重心位置有关，对光斑形状无严格要求，因而光学系统比较简单，而且在检测入射位置的同时还可以检测入射强度，使PSD特别适合于对距离、位置、位移、角度等量的实时测量[1]。