基于PSD的静电悬浮位置测量与控制系统设计.pdf

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1、2015年第34卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)97DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)03--0097-03基于PSD的静电悬浮位置测量与控制系统设计代斌，孙志斌，王飞龙，翟光杰(1．中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室，空间科学与应用研究中心。北京1001902．中国科学院大学。北京100190)摘要：建立了基于位置敏感探测器(PSD)的静电悬浮三维位置信息测量与控制系统，分析了PSD的结构与静电悬浮

2、位置测量与控制原理。系统采用单片机STC12C5A60S2处理PSD输出信号，得出悬浮样品位置信息与PSD输出电压的对应关系，实现单片机与上位机的通信，对测量的位置数据进行分析、处理以及悬浮样品位置控制。利用锆材料进行悬浮实验，实验结果表明：建立的测量系统能实现样品位置信息的非接触测量与稳定悬浮，具有测量数据可靠，运行稳定等优点，为材料悬浮加热和深过冷研究奠定了基础。关键词：位置敏感探测器；静电悬浮；信号处理中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)03-0097-0

3、3Desi‘~nOl’measurementandC：oOntrol1s3ys~temOt’pPoOsSiltilonot。electr0staticlevitati0nbased0nPSDDAIBin，SUNZhi．bin，WANGFei．1ong，ZHAIGuang-jie(1．KeyLaboratoryofElectronicsandInformationTechnologyforSpaceSystems，ChineseAcademyofSciences，Bering100190，China；2

4、．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Ameasurementandcontrolsystemofthree-dimensional(3D)positioninformationofeleetrostaticlevitationbasedonpositionsensitivedetector(PSD)issetupandstructureofPSDandpositionmeasurementandcontr

5、olprincipleofelectrostaticlevitationareanalyzed．OutputsignalofPSDisprocessedbySTC12C5A60S2MCU，correspondingrelationshipbetweensuspensionsamplepositioninformationandoutputvoltageofPSDisobtained，andcommunicationbetweenMCUandupperPC，dataanalysisandprocessi

6、ng，andpositioncontrolonlevitationsamplearerealized．Usezirconiummaterialstocarryoutsuspensionexperimentandtestresultsindicatethatthesystemcanrealizenon—contactmeasurementofsamplepositioninformationandstablesuspensionofsample，andithasadvantagesofstableope

7、rationandreliabledetectingdata，andSOon，andthismeasurementsystemlaidfoundationformaterialsuspendedheatingandundercoolingresearch．Keywords：positionsensitivedetector(PSD)；electrostaticlevitation；signalprocessing0引言壁对材料的污染、异质形核作用，有利于材料样品获得深过深过冷(温度远低于熔点以下还保持

8、液态)是材料科冷，对材料的研究和新材料的制备有重要的理论和现实意学重要的前沿课题之一，在金属材料的研究过程中，发现深义J。为了实现静电悬浮样品的悬浮与深过冷研究，需过冷不仅能够获得非晶相，而且能够获得超有序的单晶体，要对样品的位置信息进行非接触测量。根据这种超有序的晶体结构可以获得晶体内部的原子排位置敏感探测器(positionsensitivedetector，PSD)是基列⋯。研究材料的微观结构与性能的关联关系对获取新于非均匀半导体横向光电效应，对入