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1、第14卷第6期电光与控制Vol.14l.62007年12月ELECTRONICSOPTICS&CONTROLDec.2007文章编号:1671-637Ú(2007)06-0186-03采用PSD的激光平台测量仪的设计张金根,刘志勤,衣彬,伏艳(第二炮兵工程学院指挥自动化系,西安710025)摘要:针对传统的测量小角度、小位移的工具所存在的体积大、功耗大、成本高、操作复杂、测量精度难以保证等缺陷,设计了一种采用PSD作为主测量器件,ADS7825作为APD转换器件,LPC2214作为核心控制器件的激光平台测量系统。经过严格的测试表明,该系统能够达
2、到较高的测量精度,大幅度降低了成本,体积、功耗都比较小,同时操作简单。关键词:激光平台测量仪;位置敏感探测器;角位移中图分类号:V241.4文献标识码:ADesignofalaser-measurerofplatformbasedonpositionsensitivedetectorZHANGJin-gen,LIUZhi-qin,YIBin,FUYan(TheSecondArtilleryEngineeringInstitute,Xi.an710025,China)Abstract:Traditionalinstrumentsforsmall-
3、angle,small-displacementmeasurmentalwayshavesomedisad-vantagesoflargevolumeandpowerconsumption,highcost,complexoperationanduncontrollablemetricalprecision.Toovercomethedisadvantages,wedesignedalaser-measurerofplatform.Inthissystem,aPos-itionSensitiveDetector(PSD)wasusedasthe
4、mainmetricalparts,ADS7825wasusedasAPDconverter,LPC2214wasusedaslaserplatformmeasurementsystemforthekernelcontroller.Rigoroustestsshowedthatthesystemcangainahighmeasurementprecisionwithreducedcost,volumeandpowerconsumption,andcanbeoperatedeasily.Keywords:laser-measurerofplatf
5、orm;PositionSensitiveDetector(PSD);angle-displacement测量范围大,响应速度快;3)光谱响应宽,位置与光0引言强同时测量,不受光斑约束,处理电路简单,可靠性随着科学技术的进步,在工业和军事应用场合,高等优点。因此在角度和位置测量中具有很大的优对于角度、水平度的测量定位精度要求越来越高,传势,同时成本低、实用性很强。统的工具虽然也能得到较高的测量精度,但是其体结合工程项目,笔者设计了一种采用PSD作为积、功耗都比较大,成本过高,而位置敏感探测器敏感元件,ADS7825作为16位APD转换器,LPC
6、2214PSD作为新型位置传感器,是一种基于半导体PN结作为控制芯片的激光平台测量仪。在保证高精度测横向光电效应、能够测量光斑在探测器表面连续的量的同时,又大大降低了成本。新型光学器件。它是一种连续型的模拟器件,具有1系统设计以下优点:1)输出位置信号只与光斑的能量中心有关,对光斑的形状要求不高,理论上不存在非线性误1.1光学原理差;2)表面完整,不存在无感应区,位置分辨率高,半导体激光器所发出的激光经过反射镜照射到物体反射面上,经过物体反射的光经过反射镜(反射收稿日期:2006-05-30修回日期:2006-07-24镜是半透明的)进入望远镜
7、,经过放大倍数为20倍作者简介:张金根(1982-),男,河南信阳人,硕士生,研究方的望远镜后,照射到二维PSD上。如图1所示。若向为计算机软件与理论。在PSD上的光斑偏移量为d,物体倾斜角为A(单位第6期张金根等:采用PSD的激光平台测量仪的设计187为rad)望远镜与PSD的距离为L。则它与反射镜的的处理电路通常如图4所示。角位移有如下关系:w=2*20*A*L(1)因此有:A=dP(2*20*L)。因为L已知,所以物体的角位移的测量就转换为二维PSD器件的光斑位置的测量。图4常用二维PSD的处理电路其中:U1~U4为前置运算放大器,U5~
8、U8为集成图1系统光学原理运算加法器,U9、U11为集成运算减法器,U10为集成1.2系统工作原理运算加法器,U12、U13为集成运算除法器,因此输出
