位置敏感探測器的微弱光電流檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、電子測量技術(shù)與儀器是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)。當(dāng)前信息化高速發(fā)展過程中，無論是科學(xué)研究還是工業(yè)生產(chǎn)，都經(jīng)常需要對被測物體表面的相對距離和方位進(jìn)行測量，而目前的測量方式主要有接觸式和非接觸式兩種。其中光電位置敏感探測器(Position Sensitive Detector，PSD)是一種非接觸式檢測投射在其表面的光斑中心位置的簡單器件，只需要少數(shù)幾個(gè)光電輸出信號便可從其相對程度計(jì)算出被探測的位置信息。
　　 PSD可以工作在較寬的光照

2、范圍內(nèi)，在毫瓦級功率激光的照射下，PSD可以產(chǎn)生數(shù)百微安的光電流，但隨著光強(qiáng)的減弱，PSD輸出光電流的大小也會(huì)大大減弱，甚至低至數(shù)納安，此時(shí)對PSD每個(gè)電極的輸出信號進(jìn)行放大及檢測都需要用到弱電流檢測技術(shù)。眾所周知，微弱電流的測量是目前測試測量領(lǐng)域的一項(xiàng)難顥，因?yàn)槲⑷蹼娏鳡顟B(tài)下的噪聲和干擾將極大影響到測試系統(tǒng)的分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比和結(jié)果重復(fù)性，因此微弱電流測量技術(shù)成為測試測量領(lǐng)域里非常重要的方面。
　　 本文首先對目前國內(nèi)外

3、微弱電流測試?yán)碚摷胺椒ㄟM(jìn)行了分析研究，對常見的硬件和軟件檢測方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了軟硬件結(jié)合的微弱電流檢測電路。針對以PSD為信號源的微弱光電流輸出，本文設(shè)計(jì)了位置敏感探測器輸出光電流檢測系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了在弱光(光照度約為11x)條件下，對微小位移的精確測量，并通過編寫的上位機(jī)軟件計(jì)算分析和顯示入射光斑的中心位置及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)。另外，在進(jìn)行微弱電流檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，本文也從測量精確度、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行了相

4、關(guān)考慮，合理的設(shè)計(jì)了微弱信號測量電路，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和軟件技術(shù)等方面綜合提高了系統(tǒng)的測量精度和抗干擾性能，并降低了生產(chǎn)成本。
　　 本文設(shè)計(jì)了基于位置敏感探測器的微弱光電流信號檢測系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對微小位移的實(shí)時(shí)檢測，可以廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程光學(xué)控制系統(tǒng)、位移和振動(dòng)監(jiān)測、自動(dòng)范圍探測系統(tǒng)以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)及分析系統(tǒng)等。另外，本系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也對類似的測量儀器的研制開發(fā)提供了借鑒的經(jīng)驗(yàn)和思路。
　　 最后本文在設(shè)計(jì)的