[發(fā)明專利]一種螺旋光電位敏定位裝置及方法

有效

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• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103615961A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 趙彥立;文柯;王琦
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B7/004
• 分類號: G01B7/004
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發(fā)明涉及光電位敏探測定位技術領域，特別涉及一種螺旋光電位敏定位裝置及方法。

背景技術

二維光電位敏探測器是一種廣泛應用于國防和工業(yè)當中的光電探測器。特別是在激光對準領域、激光引信、主動引信制導、激光制導等中心跟蹤系統(tǒng)中，這種二維位敏光電探測器有著廣泛的需求。

隨著現(xiàn)在科學技術的高速發(fā)展，國防和工業(yè)對各種中心跟蹤系統(tǒng)的精度要求越來越高，二維光電位敏探測器作為這類系統(tǒng)的核心器件，其精度的提高在器件的研究設計中顯得尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種定位精度高的光電位敏定位裝置及其定位方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種螺旋光電位敏定位裝置，用于光斑的定位操作；包括：基座、第一螺旋電極、第二螺旋電極以及第三螺旋電極；所述基座采用光電導材料；所述第一螺旋電極、所述第二螺旋電極以及所述第三螺旋電極均為螺旋線形結構，均生長在所述基座上；所述第三螺旋電極的螺旋線鋪設在所述第一螺旋電極的兩條相鄰螺旋線的正中位置；所述第二螺旋電極的螺旋線鋪設在所述第一螺旋電極的螺旋線與所述第三螺旋電極的螺旋線的正中位置；所述第一螺旋電極與所述第三螺旋電極為陽極，均外接電壓測量裝置；所述第二螺旋電極為公共陰極。

進一步地，所述第一螺旋電極和所述第三螺旋電極采用高阻值材料；所述第一螺旋電極和所述第三螺旋電極材料的電阻率為所述第二螺旋電極材料的電阻率的100倍以上。

進一步地，還包括：周期轉換輸出電極；所述周期轉換輸出電極包括：第一轉換電極、第二轉換電極和第三轉換電極；所述第一轉換電極和所述第三轉換電極均為半圓形結構；所述第二轉換電極為環(huán)形結構；所述第一轉換電極與所述第一螺旋電極尾端相連；所述第三轉換電極與所述第三螺旋電極的尾端相連；所述第二轉換電極與所述第二螺旋電極尾端相連。

一種螺旋光電位敏定位方法，用于實現(xiàn)光斑的定位；其特征在于，基于權利要求1所述的螺旋光電位敏定位裝置執(zhí)行下述步驟：

將待定位的光斑投射在螺旋光敏定位裝置上，通過電壓測量裝置檢測所述第一螺旋電極的輸出電壓V₁和所述第二螺旋電極的輸出電壓V₂；

通過公式計算待定位光斑的極坐標；

其中，I₀為陽極電流；ρ為陽極材料的單位長度的電阻大小；d為第一螺旋電極螺旋線和第二螺旋電極螺旋線的距離，也為光斑的直徑。

進一步地，還包括以下步驟：

驅動第一螺旋電極和第二螺旋電極以兩者的對稱中心為軸，以角速度逆時針旋轉；

當第一螺旋電極和第二螺旋電極同時產生輸出時，記錄時間間隔t、第一螺旋電極輸出電壓V₁₀以及第二螺旋電極的輸出電壓V₂₀；

通過公式計算得出待定位光斑的精確極坐標，降低系統(tǒng)誤差。

進一步地，第一螺旋電極和第二螺旋電極的旋轉周期為π；采集多個周期的極坐標取平均值的方法降低隨機誤差。

進一步地，在螺旋電極上設置參考點A，電壓差V_A，極坐標半徑r_A；通過公式|V₁-V₂/V_A|=|r/r_A|修正實時得到的極坐標半徑r，降低ρ值不準確造成的計算的誤差。

本發(fā)明提供的螺旋光電位敏定位裝置及基于該裝置的定位方法，通過巧妙的雙螺旋電極結構實現(xiàn)二維定位，從而得出待定位光斑的二元極坐標參數，進而完成定位；本發(fā)明巧妙地利用螺旋線形的雙電極導通定位方式，高精度的定位，快捷高效；同時定位結構簡單，成本低廉，適于規(guī)模化使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的螺旋光電位敏定位裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的螺旋光電位敏定位裝置的螺旋電極與輸出電極的結構示意圖；

其中，1-第一螺旋電極，2-第二螺旋電極，3-第三螺旋電極，4-第一輸出電極，5-第二輸出電極，6-第三輸出電極。

具體實施方式

參見圖1，本發(fā)明實施例提供的一種螺旋光電位敏定位裝置，通過雙螺旋線性電極實現(xiàn)二維定位，并基于螺旋線形數理特性得出待定位光斑的極坐標，從而實現(xiàn)光斑定位。