光扫描的动态测试技术

探讨了光电位置传感器PSD（Position－SensitiveDetector）位置检测精度的标定及光扫描特性的动态测试方法。采用将角度信号转换成位移信号，再由PSD接收、转换，最后经数据采集系统采样、计算机数据处理而得到光扫描的角度、频率、线性、幅频特性等参数。     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。     

微纳流体光波导及其在生物传感器中的应用

微纳流体光波导融合了微观流体与微光学特征,能够在相同物理空间实现流体介质和微光学信息功能及结构的集成,是生物化学分析及生物传感器的关键器件.本文综述了微纳流体光波导研究现状及其在生物传感器和生物化学分析中的应用实例.论述了实现微纳流体光波导的全反射机理、多层干涉效应,抗谐振反射机理,以及基于上述机理实现的各种流体波导形式.重点分析了基于微纳流体层流效应的全流体波导,基于多层干涉效应的Bragg光波导、空心光子晶体波导、狭缝光流体波导、抗谐振反射光波导等多种波导的特点.指出狭缝光流体波导和抗谐振反射光波导具有更好的设计灵活性,且检测灵敏度高、可靠性好、易于集成制造,可望在生物传感器及微纳流体光学系统中得到更广泛的应用.     

新型光电位置检测技术

光电位置传感器(PSD)具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大的优点。本文介绍了 PSD 的标定方法及在光扫描测试技术上的应用,其电路信号处理简单、精度高、对测量光强不敏感。若将 PSD 动态扫描角测试系统的性能更加完善,可形成一种具有实用价值的非接触光学动态测试技术。     

基于MZI光波导的MOEMS压力传感器

集成光学压力传感器利用幅度、相位、折射率分布、光程和光波极化方式的改变来感应外部压力.设计了基于MZI光波导的MOEMS压力传感器,探讨了工作原理,分析了弹性薄膜尺寸对应力的影响和波导中TE、TM模式的光对波导折射率的影响.通过设计弹性薄膜的尺寸(a=2 mm,b=1 mm,h=20 μm)和选用波长为1.31μm的单模激光,得到传感器的灵敏度为1.84×10~(-2) kPa,半波压力为85 kPa.     

基于PSD的旋转机械振动传感器

研究了基于二维光位置敏感探测器(position sensitive detector,简称PSD)的激光振动传感器,重点介绍了PSD的结构、位置和振动检测原理,给出了位置坐标函数表达式和相应的输出信号检测电路框图,分析了影响该传感器检测精度的因素,提出了相应的解决办法,提供了传感器检定数据和实测振动波形。试验结果表明,该传感器各项性能指标完全满足旋转机械轴振测量要求,为旋转机械振动提供了一种新的可靠测量方法。     

改进型二维位置敏感探测器示值误差的标定

分析了改进表面分流型二维PSD传感器的工作原理及信号调理电路,针对PSD传感器示值误差较大的缺点,设计了利用万能工具显微镜的实验标定系统,运用误差理论对传感器位置测试数据进行了标定修正。试验结果表明,PSD传感器A区的示值误差可减小到±0·02mm内。     

基于Duolateral PSD的高精度光位置检测系统

精密机械加工业的发展对位置检测提出了更高的要求.Duolateral PSD(Position Sensitive Detector)克服了lateral PSD的测量错误率高、非线性严重等不足.系统实验的测量不确定度评定结果表明:基于Duolateral PSD的光位置测量系统具有位置分辨率高、测量精度高、性能稳定等特点,有广泛的应用前景.     

基于光弹效应的三分量光弹波导加速度传感器

摘 要：为了实现强电磁场环境下的三维地震高精度勘探,设计了三分量光弹波导加速度传感器。对该传感器的集成光路、三分量谐振子进行了研究。首先,利用光弹原理设计出可检测加速度的三个轴向分量的集成光路。为了达到尽可能降低加速度各分量串扰的目的设计了组合式三分量谐振子。然后,依据LiNbO3光波导相位变化规律对影响该串扰的交叉轴灵敏度和横向灵敏度比进行了分析。最后,设计出该传感器的总体结构。试验结果表明：该传感器的自然频率为3500 Hz, 横向灵敏度比为0.11%。所设计的传感器具有较宽的频带、良好的线性频响特性,能够满足高精度地震勘探的要求。     

二维位置敏感探测器(PSD)自动测试系统

为了实现对大尺寸二维位置敏感探测器(PSD)的性能标定,设计了基于LabVIEW的PSD自动测试系统.驱动步进电机以1mm步长对PSD光敏面进行扫描,并采集电压值计算激光光斑的位置.应用二元二次多项式法建立光斑位置测量值和实际值的计算模型,由此得出二维PSD非线性校正函数,使测量误差显著减小,较大地扩展了二维PSD的测量范围.