光电位置敏感探测器及其应用

　　1引言

　　PSD是七十年代后期出现的一种新型的光电敏感器，其发展非常迅速。八十年代中期国外就有了商品出售。它的应用很广泛，从实验室一直到工业生产流水线，而且可以在不同的环境中应用，例如工业环境、核辐射环境、医疗卫生环境、军事环境中，还可应用于航空、航天、机器人技术中等。

　　2工作原理及应用

　　PSD光学测量系统是非接触式光学测量系统。这种光学系统一般以激光器为主动光源，包括三个主要部分:光学头，有关的电子线路和信息处理系统，可以进行角度、位移、速度等的测量。

　　2.1在工业中的应用

　　PSD光学测量系统在工业中主要用于工件的移位测量、振动测量、速度测量、尺寸测量和表面状态测量等。

　　测量系统大多以激光二极管作为主动光源，采用三角光学测量法。测量原理示于图1。当被测表面处于测量范围的中心时(位置1)，光斑便落在PSD的中心。相反，如果被观察表面位于中心点的两边，光斑就会偏离探测器的中心(位置2)。光斑通过光学组合在探测器上聚焦，PSD的反应便是给出与光斑位置成正比的模拟信号。

　　Speetee公司研制了一种EMIR系统，主要用于观察原子能发电站初级线圈的阀座。光学头装在机器人上，它可以确保测量所需的平动和转动等各种运动。这种无损分析系统可以探测裂纹、测量平面度，其分辨率比超声波和摄像机的测量系统要高得多。这种系统还可以在生产流水线上探测变速齿轮箱壳铝板中的铝屑，可以测量象机翼一类大型表面的变形等。

　　PSD光学测量系统还可用来检查象巨型轮船推进器轴那样的机械部件的对准状况;还可以用于高速公路桥上，探测由地震或其它过载引起的变形，从而作为大桥崩塌的报警装置;可以设计成一种水听微音器;还可以设计成一种压力传感器用于火箭发动机中。

　　2.2军事、航空空间中的应用

　　军事中主要用电子自动准直系统来调整地面导弹的发射阵地。电子自动准直系统以PSD为探测器，把一束激光束投射在一块反射镜上，通过比较PSD上的信号来检测反射光束的角度。如果反射镜被固定在一个精确定位的系统元(目标)上，该装置就产生正比于偏转误差的信号，从而确定偏转角。

　　海军也曾用此准直仪相对潜艇的惯性导航系统的参考轴调整潜艇的导弹发射系统。空间应用包括三轴转移系统，该系统用来在悬臂相对航天飞机扭转和偏转时保持悬挂空间实验舱的方向。

　　图2示出了同时包含直线位移和角位移的位置敏感应用。这是在导弹瞄准中使用的典型装置，其作用是消除高低角的扭转。