摘要
本文详细介绍了一种基于二维位置敏感探测器PSD和单片机信号处理的精密位置测量系统。这一系统采用的方法是通过对位置敏感探测器PSD受到调制目标光源照射后输出的模拟交流信号进行有源带通滤波，提取出代表目标光源的调制频率成份，再将该信号转变为用来参与位置解算的直流信号，然后选用单片机组成硬件电路，对直流信号进行采集处理并与计算机建立通信，把数据送入计算机进行位置解算，分析判别目标光源和PSD器件的相对位置。此方法避免了通常利用固体图像传感器件以扫描成像方式测量位置时，响应速度慢的缺点；系统具有实现简单、功耗低、响应快等特点，它可以应用于许多远距离位置测量和一般工业控制场合。本文对系统实现的关键技术进行了详尽的分析讨论并给出了实验结果。
本文对不同环境光照和不同测试距离下的位置测量要求进行了探讨，对不同的电路匹配参数和不同滤波中心频率的位置测量结果进行了实验比较，认真分析了影响位置测量响应速度和精度的因素，提出了提高PSD器件的抗杂光干扰能力和位置测量精度的措施。
本文还介绍了利用这一关键技术的实时瞄准仿真系统的实现方法。
In this paper they study a position-detecting system based on microprocessor and PSD (position sensitive detector). The method is as follows:When the AC-signal from PSD which is illuminated by modulated light source passes through an active band-pass analog filter,it filters the AC signal which represents the object light source. Then the DC-converter circuit transforms it into DC-signal which is used to calculate the position. After that the microprocessor samples and processes it and communicates with the computer,it processes the data and gets the relative position between the light source and PSD. The method avoids the low-response in the traditional position detecting by scanning model. The whole system is low power,fast-response,and can be widely used. Here the key technique of the system is discussed and the result of the experiment is given.
And then,the different demands of position detecting on different light source and different distance are discussed. The different effects of position detecting on different circuit parameters and different center-filter frequencies are compared experimentally. After analyzing the factors that influence the speed and the precision of position detecting,the paper put forward the improving measures.
At last an application system is introduced.
引文
【1】 张雨印编，半导体光电子学，上海科学技术出版社，1987
【2】 【美】W·T·TSANG主编，杜宝勋等 译 江剑平 校，半导体光电检测器，电子工业出版社，清华大学出版社，1992．3
【3】 刘科恩，半导体物理学，国防工业出版社，1994
【4】 潘大明编著，半导体光电器件及其应用，冶金工业出版社，1985．9
【5】 黄德修，半导体光电子学，电子科技大学出版社，1989．9
【6】 蔡文贵、李永远、许振华编著，CCD技术及应用，电子工业出版社，1982．11
【7】 袁祥辉，固体图像传感器及其应用，重庆大学出版社，1996．6
【8】 程开富，CMOS图像传感器的技术进展及市场分析与预测，国外电子元器件，2000年第4期
【9】 Charles H. small, CCD,CMOS图像传感器的特点利比较，电子产品世界，1998年第8期
【10】 赵文伯，刘俊刚，CMOS图像传感器发展现状，半导体光电，1999年第1期
【11】 缪家鼎、龚兆远、辛学耕编，光电技术基础，浙江大学出版社，1988．12
【12】 Hamamatsu: 2-dimension PSDs S5990, S5991, Feb 1997
【13】 罗先和、张广军、骆飞、宋育东编著，光电检测技术，北京航空航天大学出版社，1995．6
【14】 张彤，光电接收器件及其应用，高等教育出版社，1987．2
【15】 陈遐举、张保洲编著，光度学，北京师范大学出版社，1988．8
【16】 梁铨廷著，物理光学，机械工业出版社，1987
【17】 缪家鼎、徐文娟、牟东升编著，光电技术，浙江大学出版社，1995．3
【18】 潘英俊、邹建编著，光电子技术，重庆大学出版社，2000．7
【19】 胡士凌、孔得人编著，光电电子线路，北京理工大学出版社，1996．8
【20】 王清止、胡渝编著，光电探测技术，电子工业出版社，1994
【21】 金泰义、李胜利、徐育、郦明，PSD激光测微仪的研究与精度分析，中国科学技术大学学报，第22卷，第3期，1992
【22】 王文志、丁海曙、丁辉，位置敏感器件(PSD)的杂光干扰研究，清华大学学报，第37卷，第1期，1997
【23】 姚恩涛、周克印，光电位置探测器的环境光补偿方法的研究，数据采集与处理，第14卷，第1期，1999
【24】 许忠保、王保龙、刘力，位置敏感器件PSD抗干扰方法研究，国内科技
【25】 王晓东、赵杰、吴威、蔡鹤皋，采用PSD的激光测距传感器的检测及控制电路，传感器技术，1995年第5期
【26】 郭福源、黄梅珍、陈钰清，四边形电极结构的特性测试与分析，激光与红外，第32卷，第5期，2002
【27】 张广军，PSD器件及其在精密测量中的应用，北京航大航空大学学报，20(3)：259-262，1997
【28】 方秋华、卢容军，高灵敏度光位置传感器，化工矿山技术，24(4)：43—46
【29】 袁峰、施平、蒋机车、黄鸿斌，位敏传感器PSD应用系统的设计，哈尔滨科学技术大学学报，18(1)：4—7，1994
【30】 Franco Docchio, S. Corini, M. Perini, and R. S. Kasana, Asimple and Rellable System for Measurreing the Reftactive Idex of, Liquids USing a Position-Sensitive Detector. IEEE Trans, Instrum, Meas.44(1): 68-70(1995)
【31】 童诗白，模拟电子技术基础，高等教育出版社，1988
【32】 龚建勋，数字电子技术基础，浙江大学电子学教研室，1993，8
【33】 邓汉馨、郑家龙，模拟集成电子技术教程，高等教育出版社，1994．5
【34】 秦世才、王朝英著，集成运算放大器应用原理，天津人民出版社，1985
【35】 丁玉美、高两全、彭学愚，数字信号处理，西安电子科技大学出版社，1995．6
【36】 李东星、林培灿、陈小牧，PICl6CXX系列单片及应用设计，高奇电子科技有限公司，1996年10月
【37】 蔡纯洁、邢斌，PIC16／17单片机原理和应用，中国科技大学出版社，1997年4月
【38】 窦振中，PIC系列单片机原理利程序设计，北京航空航天大学出版社，1999年10月
【39】 窦振中、汪立森著，PIC系列单片机应用设计与实例，北京航空航天大学出版社，1999年8月
【40】 武锋编著，PIC系列单片机的开发应用技术，北京航空航天大学出版社，1999年6月
【41】 Jan Axelson 著，陈逸等译，USB大全，中国电力出版社，2001年5月
【42】 Don Anderson著，精英科技 译，USB系统体系，中国电力出版社，2001年1月
【43】 【美】Charles Petzold著，北京博彦科技发展有限公司 译，Windows程序设计，北京大学出版社，1999．11
【44】 谭浩强编著，C程序设计，清华大学出版社，1996．8
【45】 盛业华、唐宏，Windows串行通信编程技术及其在数字测绘中的应用，测绘通报，2001年第3期
【46】 周开利、汪云、陶然，PC机与单片机串行通信的Windows编程，微计算机信息，第15卷，第6期，1999
【47】 王军安、邓炜，Windows95 下串行通信程序设计，微计算机信息，第16卷，第2期，2000
【48】 杨磊，Windows95串行通信的几种方式及编程，微型机与应用，2000年第3期
【49】 潘爱民，VC++5.0中的多线程编程技术，电子&电脑，1998年第4期
【50】 易大义，沈云宝，李有法，计算方法，浙江大学出版社，1993．9
【51】 李建文、粟华、叶任宇，实用精密整流电路设计，山东电子，2000年第2期
【52】 李相伟，低电压精密整流电路，殷都学刊(自然科学版)，1995年第1期
【53】 陈坚，孙志月，MODEM通信编程技术，西安电子科技大学出版社，1998．3