磁悬浮系统的模糊控制器设计(4)
2.1.2 光电位置传感器分析
光电位置传感器在磁悬浮球系统中是核心部件。为了保证良好的的控制效果，光电位置传感器必须有精确度。在这里，课题需要检测的是小球和电磁铁之间的气隙变化信号，由于控制作用主要是在垂直方向，因此需要线型位移传感器，根据磁悬浮球实验系统本身的特点，位置传感器应该非接触式的。
根据传感器的工作精度及速度的要求，通常可用的传感器形式有激光式、photo-sensor、超声波传感器等，各有其优缺点。在国外的大多设计与实验中，利用最多的便是激光测距传感器，它的精度高，产品成熟，可行性强，但成本较高。Photo-sensor同样也在一些磁悬浮装置中出现，但也是成本较高。理论上超声波的可行性也较高，但精度较前两种低，而且超声波传感器最好应用于平面物体的位置检测，且有较大的延时，本系统的受控体为球形物体，故超声波形式传感器不适合于本系统。而激光式传感器利用光电效应的原理来工作，考虑到课题的应用场合信号频率低（<100Hz），线性度和稳定性要求高等特点，因此本系统选用硅光电池作为感光部件。
(1)传感器原理
磁悬浮球系统中，作为关键部件的传感器采用的是光电传感器。光电传感器的核心部件是光电池，光电池的原理见图2.2。在PN结形成的电场作用下，P区中由光照产生的电子向N区漂移并积累在N区；N区由光照产生的空穴向P区漂移，正电荷积累在P区。此时，就有电动势出现在PN结的两端，这就是光生电动势。