光电位置敏感器件的非线性误差分析及其在医学中的应用

阐述了光电位置敏感器件(Position Sensitive Detector简称PSD)的结构、特点、工作原理;通过系统分析2D-PSD产生的非线性,提出一种采用电桥理论分析2D-PSD产生非线性误差的新方法,这种分析方法较插值算法、神经网络优化法、解析法等都简单地多;采用高精度低温漂高输入阻抗前置放大器、加法器、减法器、除法器等元器件,对改进型的2D-PSD的信号调理电路板进行设计与调试;使用连续发射的激光光源和改进型的2D-PSD,设计了一种三维非接触高精确度的光学测量系统,用于诊断人体皮肤畸形不规则形状的三维物体参数的测量具有很高的应用价值,而且这种高精度新型的光电器件与计算机技术、断层X光摄影技术以及层析技术相结合,可以研制成多种医用设备,对疑难病变,尤其是人体皮肤畸形的多种参数进行早期的诊断,有着非常广阔的应用前景.     

PSD抗杂光干扰措施的研究

光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件,基于光电位置敏感器件可以构成多种非接触的高精度动态位移监测仪器.介绍了位置敏感探测器(PSD)的工作原理及其性能,分析了PSD工作时杂散光对其测量的影响,提出其相应解决方案.     

光电位置敏感探测器非线性误差校正方法研究

位置敏感探测器(PSD)以其分辨率高、时间响应性好的优点在光电检测领域得到了广泛的应用,但是PSD在生产过程中产生的非线性误差极大的影响了测量精度和范围,因此对PSD进行必要的非线性误差修正可以大大提高其测量精度和可靠性。     

二维位置敏感器件背景光消除的神经网络方法

位置敏感器件 (position sensitive detectors,简称 PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件 ,常用于非接触高精度动态位移监测。 PSD器件使用中的一个关键问题是如何克服背景光的干扰 ,以提高检测的精度和可靠性。根据 PSD的原理及特征方程 ,分析了存在背景光时 PSD输出信号是非线性的。提出一种基于神经网络的 PSD背景光非线性修正方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点 ,通过训练使神经网络建立在不同背景光下 PSD输出与其标准值之间的非线性映射关系 ,实现 PSD全程跟踪补偿。计算机仿真表明 ,该方法能有效地消除背景光的影响     

激光准直测量中二维位置敏感器件非线性修正算法研究

根据光电位置敏感器件(Position sensitive detector,PSD)的原理和光点位置方程分析了其非线性成因和特点,提出了用神经网络的共轭梯度算法对PSD的非线性进行补偿。以网络总体平均误差为目标函数,以权值和阈值为设计变量,采用真实的梯度法和共轭梯度法对网络参数优化,实现了权值和阈值的快速准确计算,并将该方法应用于PSD线性化,从而使PSD的B区(边缘区域)获得了与A区(中央区域)近似的线性度。故在不增加成本,不改变测量设备复杂度的情况下,扩大了测量范围,提高了B区的测量准确度及数据的置信度。     

位置敏感探测器非线性误差修正实验研究

位置敏感探测器(position sensitive detector,PSD)以其分辨力高、时间响应性好的突出优点在光电检测领域得到了广泛的应用,但PSD在制造过程中产生的非线性误差很大程度上降低了它的测量精度和范围。利用双一次插值法对PSD进行了非线性误差修正,阐述了实验的设计原理和操作。对非线性误差修正结果的分析表明,通过采用双一次插值法进行误差修正,B区的测量误差显著减小,大大提高了PSD的测量精度和可靠性。     

基于PSD的光电自准直仪角度测量系统研究

PSD是一种新型半导体光电位置敏感探测器件,利用PSD作为光电接收器件的自准直仪,实现对角度形变的测量.系统处理电路采用C8051F005单片机为核心器件对传感器输出信号进行处理,利用CPL-D完成多路数据的采样和传输的控制.系统实现了实时处理、动态显示,降低了PSD信号处理电路噪声干扰、简化了信号处理电路,提高了测量准确度.     

非球面检测中偏心光束对焦系统设计

针对常规非球面检测技术存在的问题,特别是测量高精度工件表面具有一定的局限性,提出一种非接触式测量技术,即自动对焦测量技术.自行设计了一套偏心光束对焦系统.光路采用激光作为光源,一维位置敏感器件PSD作为光电探测器.激光、柱面平凸透镜和反射镜构成偏心光束对焦光路.电路分为PSD信号处理电路和电动机驱动电路,具有电压放大、消除地面干扰和滤波等作用.     

基于PSD的高精度激光位移传感器设计与分析

介绍了PSD器件的工作原理,对基于三角法测量原理的传感器主要结构参数进行了分析,给出了设计的传感器外形.并设计一种舍有多种放大倍数的PSD检测电路,可实现测量中对环境变化的自适应能力.最后分析了影响传感器测量精度的各种因素,并讨论了消除的方法.     

高分辨力分光瞳差动共聚焦传感技术研究

为了提高现有共聚焦传感技术的轴向分辨力、实现微观形貌的高精度测量,在提出分光瞳差动共聚焦传感技术的基础上,对其关键参数优化理论进行了进一步研究,并研制了一种具有最优参数的分光瞳差动共聚焦显微传感器,其融合了分光瞳差动共聚焦显微技术和基于可编辑探测器件的虚拟针孔技术,利用探测区域偏移可使分光瞳共聚焦显微技术轴向特性曲线产生相移这一特性,沿特定方向在探测面上对称设置两个虚拟针孔,通过探测它们的强度响应并进行差动处理实现高轴向分辨力、高定位精度测量。对所研制的传感器进行了轴向响应特性及传感器非线性验证,给出了其轴向相对位移测量公式,还利用所研传感器对实际的高度标准样品进行了测量,经实验验证,所研传感器轴向分辨力可达5 nm,横向分辨力为0.82μm,为微细结构三维表面的高精度测量提供了一种新的传感技术及系统。