[實(shí)用新型]光斑位置測(cè)量?jī)x

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920252327.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201583242U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳日升;陳志理;張?jiān)婆d;張志忠;張金玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 核工業(yè)理化工程研究院華核新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B7/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B7/00
• 代理公司: 天津市宗欣專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12103
• 代理人: 胡恩河

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于一種位置測(cè)量?jī)x器，具體涉及一種在線、實(shí)時(shí)、全量程精確自動(dòng)測(cè)量激光的光斑位置測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)

位置敏感探測(cè)器器件具有體積小、靈敏度高、線性范圍大、噪聲低、分辨率高、光譜響應(yīng)范圍寬、響應(yīng)速度快、價(jià)格低及應(yīng)用電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，光斑位置測(cè)量?jī)x的應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大，研究也不斷深入，在光電位置測(cè)量、光學(xué)遙控、位移和振動(dòng)的檢測(cè)和監(jiān)控、激光準(zhǔn)直、方向探測(cè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

目前，能實(shí)現(xiàn)位置測(cè)量的光電器件由CCD(電荷藕合器件)、PSD(光斑位置測(cè)量器件)和Four?Quadrants(四象限探測(cè)器)組成的測(cè)量系統(tǒng)，其中PSD因具有較高靈敏度、良好的瞬態(tài)響應(yīng)特性以及緊湊的結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的處理電路而備受工程界的青睞。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)而提出的，目的是提供一種實(shí)現(xiàn)光斑位置在線、實(shí)時(shí)、全量程精確自動(dòng)測(cè)量的光斑位置測(cè)量?jī)x。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種光斑位置測(cè)量?jī)x，包括PSD探測(cè)器，PSD探測(cè)器的輸出端與信號(hào)處理電路的輸入端連通，信號(hào)處理電路的輸出端和單片機(jī)的輸入端連通，單片機(jī)的輸出端通過(guò)USB接口或485接口和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。

所述的信號(hào)處理電路包括電流/電壓轉(zhuǎn)換電路和電壓放大電路。

所述的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括有四組相同、且相互獨(dú)立的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，每組設(shè)置有濾波和相位補(bǔ)償電路。

所述的電壓放大電路包括有四組相同、且相互獨(dú)立的電壓放大器。

本實(shí)用新型具有位置測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，噪音低等特點(diǎn)，二維PSD枕形結(jié)構(gòu)27mm*27mm測(cè)量精度達(dá)到微米量級(jí)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的光斑位置測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路的框圖；

圖3是本實(shí)用新型的光斑位置測(cè)量?jī)x的外觀主視圖。

其中：

1PSD探測(cè)器????????2信號(hào)處理電路

3單片機(jī)???????????4USB接口

5485接口??????????6計(jì)算機(jī)

8殼體?????????????21、25電流電壓轉(zhuǎn)換濾波電路

22、26電壓放大電路

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的光斑位置測(cè)量?jī)x進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1、2所示，一種光斑位置測(cè)量?jī)x，包括PSD探測(cè)器1，PSD探測(cè)器1的輸出端與信號(hào)處理電路2的輸入端連通，信號(hào)處理電路2的輸出端和單片機(jī)3的輸入端連通，單片機(jī)3的輸出端通過(guò)USB接口4或485接口5和計(jì)算機(jī)6進(jìn)行通訊。

485接口5適用于遠(yuǎn)距離且多路傳輸。

PSD探測(cè)器1采用大面型二維枕形PSD探測(cè)器，通過(guò)后置信號(hào)處理電路2使測(cè)量精度達(dá)到微米量級(jí)。PSD探測(cè)器1的型號(hào)為W204(2D-PSD)的探測(cè)器。當(dāng)有激光光源入射到PSD探測(cè)器1的感光面時(shí)，由于存在橫向光電效應(yīng)，四個(gè)電極將有電流輸出。當(dāng)激光照射在PSD探測(cè)器1上的不同位置時(shí)，PSD探測(cè)器1輸出四路不同強(qiáng)度微電流來(lái)表征激光照射在PSD探測(cè)器1上的位置信息。

信號(hào)處理電路2包括電流/電壓(I/V)濾波轉(zhuǎn)換電路21和電壓放大電路22。由于PSD探測(cè)器1的輸出信號(hào)是微弱的光生電流信號(hào)，很難檢測(cè)，所以需要設(shè)置電流/電壓濾波轉(zhuǎn)換電路21，把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行前置放大，以方便進(jìn)一步處理。電流/電壓濾波轉(zhuǎn)換電路21包括有四組相同、且相互獨(dú)立的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路25，每組設(shè)置有濾波和相位補(bǔ)償電路。

電流/電壓轉(zhuǎn)換電路25采用型號(hào)為L(zhǎng)M124W的運(yùn)算放大器。

通常，在檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、自控等系統(tǒng)中，當(dāng)傳感、傳輸和放大環(huán)節(jié)的傳感器輸出阻抗較高、直流信號(hào)較小、放大器需要有較高增益時(shí)，要考慮采用斬波放大器以減小外界干擾，盡可能提高信噪比。因此，對(duì)應(yīng)四組I/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的電壓進(jìn)行放大。

電壓放大電路22包括有四組相同、且相互獨(dú)立的電壓放大器26，電壓放大器26采用型號(hào)為ICL7650S的運(yùn)算放大器。

電流/電壓濾波轉(zhuǎn)換電路21的四組電流/電壓轉(zhuǎn)換電路25分別與電壓放大電路22的四組電壓放大器26連接。

電壓放大電路22的四組電壓放大器26的其中三組的輸出端分別與單片機(jī)3的第2、3、4管腳連接，另一組的輸出端與單片機(jī)3的第7管腳連接。電壓放大電路22把電壓的幅值放大到單片機(jī)3內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器所允許的輸入電壓的范圍內(nèi)，為單片機(jī)3的數(shù)據(jù)計(jì)算提供保證。

單片機(jī)3通過(guò)USB接口4或485接口5與計(jì)算機(jī)6之間數(shù)據(jù)傳輸。