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基于虚拟仪器的PSD相位法多光束同步检测系统研究

发布时间:2018-06-09 17:27

  本文选题:位置敏感探测器 + 相位法 ; 参考:《重庆大学》2015年硕士论文


【摘要】:位置敏感探测器(Position-Sensitive-Detector,简称PSD)是一种用来探测光点位置信息的半导体器件,在响应速度、分辨率、抗干扰能力等方面具有突出优势。位置敏感探测器具有多种携带位置信息的载体,幅值和相位是比较常见的两种。但是由于幅值在测试过程中容易受噪声的影响,所以其使用范围受到制约。而相位受背景光影响较小,且信号处理电路简单、检测精度高,因而在位置检测领域具有很好的应用前景。然而,目前对相位法的研究还不够深入,尤其是信号采集和处理还不够成熟,还需要进一步完善。因此,本文在分析和探讨了现有技术的基础上,提出并设计了一种基于虚拟仪器的PSD相位法多光束同步检测系统。本文开篇对PSD的发展和国内外研究现状进行了介绍,并对基于PSD相位法的多光束同步检测技术研究的必要性进行了论证;根据位置敏感探测器的RC传输线模型,推导得出了相位法检测原理公式;随后,介绍了三种相位差测量方法,并对三种方法进行了分析和对比;在此基础上,设计了LED阵列、光点聚焦系统、信号处理电路及虚拟采集系统;分别在单光束和多光束的条件下进行了实验标定和位置测量,验证了理论推导的正确性;最后,对实验误差进行了分析。实验表明,PSD在受调制光照射时,电极会有电流信号输出,且相应电极输出信号的相位差与光点位置存在线性关系,并且PSD相位法检测的灵敏度随着调制频率的增加而增大,但线性度出现一定程度的下降。因而本文的研究工作为PSD相位法多光束同步检测提供了一种新颖、可靠的解决方案,可为后续的进一步研究提供参考。
[Abstract]:Position-Sensitive-Detector (PSD) is a kind of semiconductor device used to detect the position information of light spot. It has outstanding advantages in response speed, resolution, anti-jamming ability and so on. Position-sensitive detectors have a variety of carriers carrying position information, amplitude and phase are more common. However, because the amplitude is easily affected by noise in the testing process, its scope of use is restricted. The phase is less affected by background light, and the signal processing circuit is simple and the detection accuracy is high, so it has a good application prospect in the field of position detection. However, the research of phase method is not deep enough, especially the signal acquisition and processing is not mature enough, and need to be further improved. Therefore, based on the analysis and discussion of the existing technologies, this paper proposes and designs a PSD phase multi-beam synchronous detection system based on virtual instrument. At the beginning of this paper, the development of PSD and the research status at home and abroad are introduced, and the necessity of research on multi-beam synchronous detection technology based on PSD phase method is demonstrated, and according to the RC transmission line model of position sensitive detector, The principle formula of phase detection is derived. Then, three phase difference measurement methods are introduced, and the three methods are analyzed and compared. On this basis, LED array and spot focusing system are designed. The signal processing circuit and virtual acquisition system are calibrated and measured under the condition of single beam and multi-beam respectively, which verify the correctness of the theoretical derivation. Finally, the error of the experiment is analyzed. The experimental results show that the current signal will be output at the electrode when the PSD is irradiated by modulated light, and the phase difference of the corresponding electrode output signal is linearly related to the position of the spot, and the sensitivity of the PSD phase method increases with the increase of the modulation frequency. But the linearity decreases to a certain extent. Therefore, the research work in this paper provides a novel and reliable solution for multi-beam synchronous detection by PSD phase method, which can be used as a reference for further research.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN303

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本文编号:2000539

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