一种位置探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种位置探测器，所述位置探测器包括：第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器、标准位置处理电路、位置信号定标电路、位置信号偏置处理电路，其中，第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器均与标准位置处理电路连接，标准位置处理电路与位置信号定标电路连接，位置信号定标电路与位置信号偏置处理电路连接，第一一维位置敏感器的一端与第二一维位置敏感器的一端之间的夹角为90度，实现了位置探测器及其探测方法设计合理，实时性较好、输出信号速度快、成本较低的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及位置检测领域，具体地，涉及一种位置探测器。
技术介绍
在一些情况下的位置检测系统中，通常采用包含有CCD相机的成像光学系统，CCD包括了线阵的和面阵的，通过获取图像信息并进行进一步的图像处理后可获得相关的位置信息。这样的系统组成及使用相对复杂，位置信息获取实时性也相对较慢，如果多系统同时使用并要求严格的同步时，还存在数据的同步获取问题。针对一些特定的情况下的位置检测要求，例如在一种使用L型线光源作为指示光源的系统中，需要通过对照射到探测器上的L型分布的线光源的位置进行测量，其中的探测器是用两片线阵CCD以相互垂直的方式安装构成的，虽然这两片线阵CCD是以并行驱动的方式工作，但在这样的探测器中也存在如下问题：由于CCD是以数字电路驱动的，且CCD空间采样具有离散性，其获取原始数据具有工作周期的限制、位置信息需要进一步的数据处理后才能够获得的，实时性相对较慢；而如果采用大面积的CCD相机或其它大面积的探测器，则存在费用高昂的问题，并且探测面积不一定能够满足要求，实时性也较差。而对于系统中使用了较多这样的探测器并且需要各探测器间同步、数据获取高的实时性要求的话，采用这样的CCD系统就无法满足要求了。综上所述，本申请技术人在实现本申请技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：在现有技术中，现有的位置检测系统存在实时性较差、成本较高的技术问题。
技术实现思路
本技术提供了一种位置探测器，解决了现有的位置检测系统存在实时性较差、成本较高的技术问题，实现了位置探测器及其探测方法设计合理，实时性较好、输出信号速度快、成本较低的技术效果。为解决上述技术问题，一方面本申请提供了一种位置探测器，所述位置探测器包括：第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器、标准位置处理电路、位置信号定标电路、位置信号偏置处理电路，其中，第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器均与标准位置处理电路连接，标准位置处理电路与位置信号定标电路连接，位置信号定标电路与位置信号偏置处理电路连接，第一一维位置敏感器的一端与第二一维位置敏感器的一端之间的夹角为90度，2个一维位置敏感器将获得的输出电流信号传输给标准位置处理电路进行信号的加、减法运算及除法运算的处理，并获得位置指示信号，然后将该位置指示信号传输给位置信号定标电路进行标定系数的校正处理以获得与实际位置大小相一一对应的位置指示信号，然后再将位置信号定标电路处理后的信号传输给位置信号偏置处理电路进行位置信号初始原点的偏置处理以获得坐标原点被重置了的位置信号，并最后从输出端输出位置信号供显示或进一步的数据处理。其中，本申请提供的L型位置探测器包括了在长度方向上相互垂直安装在同一个平面内的两个一维位置敏感器(简称一维PSD)及其信号处理线路，每一个方向上的一维PSD可以提供该方向上的位置信息，因此两个相互垂直的一维PSD可以提供平面内的二维坐标信息，而信号处理线路中为了获得绝对位置的数据，同时设置了可以调零的位置偏置电路及显示定标系数的调整电路，满足显示数据与实际位置一致的要求。其中，所述位置探测器还包括电路板和外壳，第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器、标准位置处理电路、位置信号定标电路、位置信号偏置处理电路均固定在电路板上，电路板固定在外壳内。其中，所述标准位置处理电路为现有技术中的电路，标准位置处理电路具体包括：加法电路、减法电路及除法电路。首先将由第一及第二一维位置敏感器输出的电流信号分别进行加法及减法运算，并同时转换为电压信号，采用高精度的运算放大器AD704可实现高精度的加减法运算；然后将减法电路获得的信号除以加法电路获得的信号，即可获得位置指示电压信号，除法电路可以采用单片集成电路如AD734来实现。其中，所述位置信号定标电路包括：第一运算放大器、第一电阻、位置显示刻度调节电阻，其中，第一运算放大器的同相输入端与标准位置处理电路的输出端连接，第一运算放大器的反相输入端与第一电阻的一端、接地电阻均连接，第一运算放大器的输出端与第一电阻的另一端、位置显示刻度调节电阻第一端均连接，位置显示刻度调节电阻的调节端与位置信号偏置处理电路的输入端连接，位置显示刻度调节电阻第二端接地，第一电阻的阻值可调。其中，所述位置信号偏置处理电路具体包括：位置偏置设置调节电阻、第二运算放大器、位置输出信号端，其中，第二运算放大器的同相输入端与位置显示刻度调节电阻的调节端、位置偏置设置调节电阻的调节端均连接，第二运算放大器的反相输入端与接地电阻连接，第二运算放大器的输出端与位置输出信号端连接，位置偏置设置调节电阻第一端和第二端分别与电源的正负极连接。本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：将两片单个的一维位置敏感器件按照长度方向以相互垂直的方向进行安装固定，使得两个一维的方向呈现L型形状分布。在信号处理线路方面，在采用位置信号处理线路实时地获得位置输出电信号的基础上，再增加一个独立的位置偏置调节处理线路及独立的定标系数调整电路，完成将一维位置敏感器件输出的位置信号是相对于其中间位置的偏差转换成是相对于其一端偏差的功能，从而便于确定指示光源的实际相对位置，这种功能也可以使其位置输出信息是相对于有效范围内任何位置的偏差；而定标系数调整电路的设置主要解决了位置输出处理信号在显示时与实际关系的一致性问题。这两个独立设置的处理电路便于调节功能的单独执行及使显示数据的意义直接明了。本申请中的技术方案利用驱动简单、使用方便的一维器件构成了二维的位置探测功能，利用运算电路简化了信号处理的线路复杂程度，并输出位置相对应的模拟电压信号，可直接获取位置信息及进行实时显示，采用位置敏感器件相比其它位置探测系统而言，大幅度提高了探测器位置信息输出的实时性。多个探测器同时使用时，无需进行关联的驱动，即可以同时获得位置信息。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本技术的有益效果是，利用一种由一字型激光指示线状光源组合成交叉形式作为指示光源，并采用位置探测器，通过采用处理电路对其中的探测器的输出信号进行处理而获得线状光源在探测器上的准确位置，这种方式避免了采用线阵CCD或面阵CCD所需要的复杂的信号驱动线路及高要求的输出信号处理技术，具有输出信号速度快、高的实时性的特点；并且基于硬件工作速度快的特点，提高了探测器输出信号的实时性；采用的器件无需复杂的数字电路信号驱动，其输出信号的处理采用了相对简单的运算放大器电路，输出位置信号的意义明显直接，无需进一步的数据处理及转换，简化了信号处理步骤；探测器直接输出位置信号，实时性强，多探测器同时使用时，不存在同步驱动的问题，降低了单个及多个探测器使用难度，所以，有效解决了现有的位置检测系统存在实时性较差、成本较高的技术问题，进而实现了位置探测器及其探测方法设计合理，实时性较好、输出信号速度快、成本较低的技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定；图1a-b是本申请中位置探测器表面布局示意图；图2是本申请中位置探测器中信号处理流程示意图；图3a-b是本申请中指示光线在一维PSD上的位置示意及定标系数的校正示意图；图4a-c是本申请中位置坐标原点重置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置探测器，其特征在于，所述位置探测器包括：第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器、标准位置处理电路、位置信号定标电路、位置信号偏置处理电路，其中，第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器均与标准位置处理电路连接，标准位置处理电路与位置信号定标电路连接，位置信号定标电路与位置信号偏置处理电路连接，第一一维位置敏感器的一端与第二一维位置敏感器的一端之间的夹角为90度，2个一维位置敏感器将获得的输出电流信号传输给标准位置处理电路进行信号运算处理，并获得位置指示信号；然后将该位置指示信号传输给位置信号定标电路进行标定系数的校正处理，获得与实际位置对应的位置指示信号；然后将位置信号定标电路处理后的信号传输给位置信号偏置处理电路进行位置信号初始原点的偏置处理，获得坐标原点被重置位置信号，并最后从输出端输出位置信号。

【技术特征摘要】
1.一种位置探测器，其特征在于，所述位置探测器包括：第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器、标准位置处理电路、位置信号定标电路、位置信号偏置处理电路，其中，第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器均与标准位置处理电路连接，标准位置处理电路与位置信号定标电路连接，位置信号定标电路与位置信号偏置处理电路连接，第一一维位置敏感器的一端与第二一维位置敏感器的一端之间的夹角为90度，2个一维位置敏感器将获得的输出电流信号传输给标准位置处理电路进行信号运算处理，并获得位置指示信号；然后将该位置指示信号传输给位置信号定标电路进行标定系数的校正处理，获得与实际位置对应的位置指示信号；然后将位置信号定标电路处理后的信号传输给位置信号偏置处理电路进行位置信号初始原点的偏置处理，获得坐标原点被重置位置信号，并最后从输出端输出位置信号。2.根据权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述位置探测器还包括电路板和外壳，第一一维位置敏感器、第二一维位置敏感器、标准位置处理电路、位置信号定标电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：江孝国，李洪，王远，杨兴林，杨国君，龙全红，文龙，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51