一种基于PSD的激光微位移检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于PSD的激光微位移检测装置，包括：激光器单元发射出的激光经衰减后照射在PSD传感器单元的光敏面上，PSD传感器单元输出的电流信号经PSD信号处理单元、数据采集单元进行采样、模数转换处理，并将处理后的数据发送到数据分析单元进行分析，将分析的结果发送至上位机单元进行显示。本发明专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置，通过模拟电路实现I/V转换、放大及电平移位，通过软件方式实现加、减、除的运算，可以简化硬件电路，减小装置体积，能有效减少由于模拟器件带来的噪声和温漂，提高测量精度，可以实现高速动态测量，成本低，应用范围广，检测结果更精确，更可靠，精度更高，可适用于各种环境下。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PSD的激光微位移检测装置
本专利技术涉及光电检测
，尤其涉及一种基于PSD的激光微位移检测装置。
技术介绍
在工业生产中，许多产品几何特性的在线检测不仅要求做到非接触连续测量，还要求精度不受被测物移动以及外界环境的影响。激光微位移测量系统不仅能较好地满足这些要求，并且还具有测量精度高，测量距离远，重复性强等优点，因此激光微位移测量系统越来越多地被应用在工业生产中。激光微位移测量系统采用的光电传感器主要有CMOS、CCD、PSD等。PSD位置敏感探测器，是一种能将入射光点位置转换为电流信号的半导体光电检测元件。但PSD本身是模拟器件，受环境和处理电路中其他器件性能等因素影响较大，因此需要尽量克服和减少影响PSD性能的各种因素。PSD两端的输出信号由两个独立的处理通道进行处理，当采用信号调制模式时，如果两个通道的增益系数不一致就会造成测量误差，现有的激光微位移测量系统通常有检测不准确、成本较高的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种基于PSD的激光微位移检测装置。一种基于PSD的激光微位移检测装置，包括：激光器单元、激光处理单元、位置敏感探测器PSD传感器单元、PSD信号处理单元、数据采集单元、数据分析单元和上位机单元；激光器单元发射出的激光经所述激光处理单元衰减后照射在所述PSD传感器单元的光敏面上，所述PSD传感器单元输出的电流信号经所述PSD信号处理单元、所述数据采集单元进行采样、模数转换处理，并将处理后的数据发送到所述数据分析单元进行分析，将分析的结果发送至所述上位机单元进行显示。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述PSD信号处理单元包括：I/V转换电路模块、差分比例放大电路模块；所述PSD输出的电流信号经过所述I/V转换电路模块、所述差分比例放大电路模块进行I/V转换、差分放大后发送至所述数据采集单元。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述I/V转换电路模块包括：I/V转换电路；所述I/V转换电路包括：第一运放、第一电容、第一电阻、第三电阻、第三电容、第五电阻、第五电容、第七电阻；所述第三电容和所述第三电阻串联，形成第一子电路，所述第一子电路的一端接地，另一端与第一运放的负输入端连接；第一电容和第一电阻并联，形成第二子电路，所述第二子电路的两端分别与第一子电路和第一运放的输出端连接；所述PSD传感器单元输出的第一电流Ix接入第一子电路中，其接入点位于所述第三电阻与所述第二子电路和第一子电路的连接点之间；所述第五电容和所述第七电阻并联，形成第三子电路，所述第三子电路的一端接地，另一端与第一运放的正输入端连接；所述第五电阻的一端连接在所述第三子电路与所述第一运放的正输入端的连接线路上，另一端接入正电平。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述差分比例运算电路模块包括：第三运放、第四运放、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第七电容、第八电容、第十三电阻、第十四电阻；所述第九电阻的一端接地，另一端与所述第三运放的负输入端连接；所述第十电阻的一端与所述第一运放或第二运放的输出端连接，另一端与所述第三运放的正输入端连接；所述第十一电阻的两端分别与第三运放的输出端和所述第四运放的负输入端连接；所述第十三电阻的第一端连接在所述第九电阻与所述第三运放的负输入端连接线路上，所述第十三电阻的第二端连接在所述第十一电阻与第三运放的输出端的连接线路上；所述第七电容与所述第十四电阻并联形成第七子电路，所述第七子电路的一端连接在所述第十一电阻和所述第四运放的负输入端的连接线路上，另一端与所述述第四运放的输出端连接；所述第十二电阻和所述第八电容串联，形成第八子电路，所述第八子电路的一端接地，另一端与所述第四运放的正输入端连接，并在所述第十二电阻和所述第八电容的之间的连接线路上接入高电平。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述数据采集单元包括：模数转换器、放大器和滤波电路；所述第四运放输出端与所述放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与所述模数转换器的输入端口连接，并且在所述放大器的输出端与所述模数转换器的输入端口之间设置所述滤波电路。所述第四运放输出端送出的信号，经所述放大器放大、所述滤波电路滤波处理后发送至所述模数转换器。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述模数转换器为ADS8556模数转换器，所述放大器为OPA2211放大器，所述滤波电路为所述RC滤波电路。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述数据分析单元与所述ADS8556模数转换器的CONVST_A、CONVST_B、CONVST_C端口连接，控制所述ADS8556模数转换器的转换同步；所述数据分析单元与所述ADS8556模数转换器的RESET复位信号端口、片选端口、读信号端口连接、用于控制读写时序；所述数据分析单元与所述ADS8556模数转换器的DB数据位端口连接，接收转换后的数据。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述数据分析单元包括：基于FPGA的数据处理模块，所述数据处理模块用于计算位于所述PSD传感器单元的光敏面上的光斑的坐标。根据本专利技术的一个实施例，进一步的，所述数据分析单元与上位机进行通信的方式包括：RS232、RS485、以太网。本专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置，通过模拟电路实现I/V转换、放大及电平移位，通过软件方式实现加、减、除的运算，可以简化硬件电路，减小装置体积，数字电路相比模拟电路的加法器、减法器、除法器，能有效减少由于模拟器件带来的噪声和温漂，提高测量精度，可以实现高速动态测量，成本低，应用范围广，检测结果更精确，更可靠，精度更高，可适用于各种环境下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为根据本专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置的一个实施例的模块示意图；图2、3为根据本专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置的一个实施例中的I/V转换电路模块的示意图；图4为根据本专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置的一个实施例中的差分比例运算电路模块的示意图；图5为根据本专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置的一个实施例中的模数转换器电路的示意图；图6为根据本专利技术的基于PSD的激光微位移检测装置的一个实施例中的模数转换器与数据分析单元连接的示意图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术进行更全面的描述，其中说明本专利技术的示例性实施例。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合各个图和实施例对本专利技术的技术方案进行多方面的描述。下文中的“第一”、“第二”等为描述上相区别，并没有其它特殊的含义。如图1所示，本专利技术提供一种基于PSD的激光微位移检测装置，包括：激光器单元01、激光处理单元02、位置敏感探测器PSD传感器单元03、PSD信号处理单元04、数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PSD的激光微位移检测装置，其特征在于，包括：激光器单元、激光处理单元、位置敏感探测器PSD传感器单元、PSD信号处理单元、数据采集单元、数据分析单元和上位机单元；所述激光器单元发射出的激光经所述激光处理单元衰减后照射在所述PSD传感器单元的光敏面上，所述PSD传感器单元输出的电流信号经所述PSD信号处理单元、所述数据采集单元进行采样、模数转换处理，并将处理后的数据发送到所述数据分析单元进行分析，将分析的结果发送至所述上位机单元进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于PSD的激光微位移检测装置，其特征在于，包括：激光器单元、激光处理单元、位置敏感探测器PSD传感器单元、PSD信号处理单元、数据采集单元、数据分析单元和上位机单元；所述激光器单元发射出的激光经所述激光处理单元衰减后照射在所述PSD传感器单元的光敏面上，所述PSD传感器单元输出的电流信号经所述PSD信号处理单元、所述数据采集单元进行采样、模数转换处理，并将处理后的数据发送到所述数据分析单元进行分析，将分析的结果发送至所述上位机单元进行显示。2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述PSD信号处理单元包括：I/V转换电路模块、差分比例放大电路模块；所述PSD输出的电流信号经过所述I/V转换电路模块、所述差分比例放大电路模块进行I/V转换、差分放大后发送至所述数据采集单元。3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于：所述I/V转换电路模块包括：I/V转换电路；所述I/V转换电路包括：第一运放(IC1)、第一电容(C1)、第一电阻(R1)、第三电阻(R3)、第三电容(C3)、第五电阻(R5)、第五电容(C5)、第七电阻(R7)；所述第三电容(C3)和所述第三电阻(R3)串联，形成第一子电路，所述第一子电路的一端接地，另一端与第一运放(IC1)的负输入端连接；第一电容(C1)和第一电阻(R1)并联，形成第二子电路，所述第二子电路的两端分别与第一子电路和第一运放(IC1)的输出端连接；所述PSD传感器单元输出的第一电流Ix接入第一子电路中，其接入点位于所述第三电阻(R3)与所述第二子电路和第一子电路的连接点之间；所述第五电容(C5)和所述第七电阻(R7)并联，形成第三子电路，所述第三子电路的一端接地，另一端与第一运放(IC1)的正输入端连接；所述第五电阻(R5)的一端连接在所述第三子电路与所述第一运放(IC1)的正输入端的连接线路上，另一端接入正电平。4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述差分比例运算电路模块包括：第三运放(IC3)、第四运放(IC4)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第十三电阻(Rf1)、第十四电阻(Rf2)；所述第九电阻(R9)的一端接地，另一端与所述第三运放(IC3)的负输入端连接；所述第十电阻(R10)的一端与所述第一运放(IC1)或第二运放(IC2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：程智，董登峰，周维虎，崔成君，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11