● 摘要
位置敏感传感器(Position Sensitive Detector, 简称PSD) 是上世纪80 年代发展起来的新型的光电敏感器件, 最初用于光点检测。PSD 因具有位置分辨率高, 灵敏度高, 响应速度快, 位置与光强同时测量, 不受光斑约束等优点, 而广泛应用于光学位置和角度的测量与控制、光学遥测系统、位移和振动测量、距离测试以及人体运动姿态分析等, 在工业检测与监控、机器人传感、医疗、军事、航空空间等诸多领域倍受青睐。特别适用于需要非接触式传感器作为检测装置的一些特殊的测量场合,如位移、材料的物理参数检测等。目前, 国内对这种传感器的研制开发刚刚开始。北京航空航天大学光电通信实验室研究的课题之一为“古斯汉欣”效应(Goos-Hanchen Effect):利用PSD检测光路末端光点的位置,从而达到测量位移的目的。PSD利用光电效应将光信号转化成电信号,如何处理此电信号从而通过运算反映出位置的大小就成为了本文的研究目标。本论文主要包括了四方面内容,第一方面介绍了PSD相关原理及“古斯汉欣”效应的研究现状。第二方面着重说明了位置敏感传感放大器的硬件系统设计,以及相关性能测试的具体方案和实验结果。第三方面是对该电路版在光学测量路径中的噪声分析。最后一方面是提出改进方案,优化电路性能。最后,论文对本系统设计进行了总结,通过电路调试结果以及噪声实验数据得出了该光电检测电路的成功之处与不足,并说明了该系统在光传感等应用领域的广阔前景。
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