用于長度測量的位移傳感器及直線度補償器.pdf

1、進行長度測量時，因基準發(fā)生偏移或儀器擺放不良而造成的誤差，是影響長度測量精度的重要因素之一，其中包括余弦誤差和阿貝誤差。采用位置敏感器件(PositionSensitive Detectors，PSD)設計了一種激光位移傳感器和一種直線度補償器分別用來消除余弦誤差和阿貝誤差。PSD是一種基于非均勻半導體橫向光電效應的、對入射光或粒子位置敏感的連續(xù)型模擬器件，克服了陣列型器件分辨率受像元尺寸限制的缺陷，在現(xiàn)代工業(yè)生產和科學研究中得到廣泛應

2、用。 對激光位移傳感器的激光三角法測量原理進行了研究，推導出物象位移關系并就主要結構參數(shù)對傳感器的影響進行了分析，確定了結構尺寸。對PSD接收到的光能量進行了估算。通過對PSD雜散光電流和暗電流等附加電流的消除方法進行的研究，根據(jù)PSD輸出電流信號的特性，分別設計了基于單片機的一維PSD和二維PSD信號檢測電路，包括I/V轉換與放大電路、A/D轉換電路、激光器驅動電路以及串口通信電路等。編寫了激光位移傳感器與直線度補償器的單片機

3、控制軟件，根據(jù)對信號的分析，采用軟件方法消除暗電流與雜散光電流的影響。使用VC6.0平臺，編寫了傳感器的PC機測試軟件，實現(xiàn)了與單片機的通信、數(shù)據(jù)處理、實時在線測量。 分別對激光位移傳感器與直線度補償器進行了測試實驗。對傳感器進行標定，采用分段插值的方式來減小激光三角法的非線性的影響，得出測量范圍內的誤差與標準差的分布情況。實驗表明激光位移傳感器測量誤差小于0.02mm，標準差小于0.01mm。對直線度補償器進行測試，給出了測量