PSD位置傳感器位置測(cè)量實(shí)驗(yàn)

PSD位置傳感器位置測(cè)量實(shí)驗(yàn)
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1、 了解PSD 位置傳感器基本結(jié)構(gòu)、工作原理與測(cè)量電路組成
2、 了解PSD 傳感器特性實(shí)驗(yàn)儀工作原理及組成
二、 基本原理
1、 PSD 位置傳感器工作原理
PSD 是一種新型光電檢測(cè)器件，被稱為坐標(biāo)光電池。由P 襯底、PIN 光電二極管及表面電阻
組成。它是基于非均勻半導(dǎo)體的“橫向光電效應(yīng)”，而達(dá)到器件對(duì)入射光或粒子位置的敏感。即
利用PSD 的光電流可測(cè)量入射到感光區(qū)域的光斑能量中心的位置（一維），將光敏面上光點(diǎn)位置
轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。且位置信號(hào)與落在探測(cè)器上的光斑形狀無(wú)關(guān)。
PSD 位置傳感器的測(cè)量電路如圖7.1 所示，PSD 的光斑活動(dòng)位置由傳感器的兩端電極輸出的
電流I1、I2 決定，經(jīng)過(guò)測(cè)量電路可將輸出電流變化轉(zhuǎn)化成電壓值，再利用減法器運(yùn)算放大電路，
得到的輸出電壓值即反應(yīng)了。

圖7.1 PSD 測(cè)量電路

2、 PSD 傳感器實(shí)驗(yàn)儀組成及工作原理
如圖7.2 所示，半導(dǎo)體激光器安裝在振動(dòng)梁上，利用機(jī)械調(diào)節(jié)支架可調(diào)節(jié)PSD 傳感器上激光
光斑位置。測(cè)微頭與振動(dòng)梁邊上的磁鐵吸和，可對(duì)振動(dòng)梁施加靜態(tài)位移量，電子處理模塊完成I/V
轉(zhuǎn)換、加減計(jì)算和放大信號(hào)以輸出光斑能量中心位置XA，完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
三、需用器件與單元
PSD 位置傳感器測(cè)試實(shí)驗(yàn)儀、主控臺(tái)數(shù)顯表或萬(wàn)用表、±15V 電源
四、 實(shí)驗(yàn)方法及步驟
1、 實(shí)驗(yàn)儀器連線
① PSD 傳感器實(shí)驗(yàn)儀接入±15V 電源，同時(shí)
其地線要與主控臺(tái)地線共地。
② 將PSD 信號(hào)輸出端V0 和主控臺(tái)數(shù)顯表
（或萬(wàn)用表）相聯(lián)。
2、 將測(cè)微頭與振動(dòng)梁邊上的磁鐵吸和，調(diào)
節(jié)機(jī)械調(diào)節(jié)支架來(lái)調(diào)整激光器的上下位
置，使光斑大約在PSD 傳感器的中心點(diǎn)
上，并用螺栓固定測(cè)微頭位置。.
3、 旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭使光斑能在PSD 傳感器有效
測(cè)量距離（±1mm~±2mm）之間移動(dòng)。
4、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讀取

①首先調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使電壓表指示為零，此點(diǎn)記為起始零點(diǎn)。
②向上旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每隔0.1mm 讀一次電壓表數(shù)值，并記入表7.1。
表7.1 向上旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

作出X—V 曲線，計(jì)算系統(tǒng)靈敏度及分析誤差來(lái)源。
④移開(kāi)測(cè)微頭，用手按壓振動(dòng)梁，然后松手，用示波器觀察波形，分析為什么是一個(gè)衰減的自由
振蕩波形。
五、思考題
1、 測(cè)量物體的位置與位移，其概念是否相同？
2、 本實(shí)驗(yàn)是否可以測(cè)微振動(dòng)？