二维枕形PSD信号处理系统的设计.pdfVIP

92 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 2010年 第29卷 第3期 二维枕形 PSD信号处理系统的设计 李杏华，安久伏 (天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072) 摘 要：设计了数字式位置敏感探测器(PSD)信号采集和处理系统，在现场可编程 (逻辑)门阵列 (FP— GA)中用数字算法代替加法器、减法器、除法器等模拟运算电路，实现了对PSD信号的处理，从根本上消 除模拟器件带来的干扰信号影响，提高了信噪比。经实验验证，测量精度有所提高。 关键词：位置敏感探测器；信号处理；坐标测量 中图分类号：TP212．9 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2010)03-0092-02 Designon2D pin-cushiontypePSD signalprocessingsystem LIXing—hua，ANJiu—fu (SchoolofPrecisionInstrumentandOpticalElectronicsEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China) Abstract：ThedigitalPSD signalacquisitionand processingsystem isdesigned．Digitalalgorithm isused in FPGA to replace analogarithmeticcircuitsuch asadder，subtracterand dividerto processPSD signa1．The influenceofinterferencesignalbroughtbyanalogdevicesiseliminatedandsignalnoiserateisenhanced．The experimentalresultsprovethatthemeasurementprecision isenhanced． Keywords：PSD；signalprocessing；coordinatemeasurement 0 引 言 激光器与PSD分别安装在2个不同的物体上，两者中 位置敏感探测器 (PSD)灵敏度高，响应速度快，信号处 的一个位置不变，另一个与其有相对位移，根据两次测量 理简单，可对光斑位置进行连续测量 ，因而，适用于对位 PSD的输出数据，能够得到该时间段内被测物体的位移情 置、位移、角度的实时测量。对于 PSD的信号处理多采用 况 。 模拟电路实现，模拟电路本身都存在一定的噪声干扰信号 1)光 源 系统选用的PSD光谱响应范围为320—1060nm，本文 和温漂，会产生测量误差；另外 ，PSD也容易受到暗电流和 设计的信号采集和处理系统将来会用于激光跟踪坐标测量 背景光等干扰信号影响，若后续的信号处理系统处理不当， 系统 中测量被测物的三维坐标值，该测量系统采用球 当有用信号微弱时，噪声即会覆盖有用信号，导致测量误 坐标系，因此，光源选用安捷伦的激光干涉仪5519A，其标 差。为此 ，本文设计了基于现场可编程 (逻辑)门阵列 (FP— 准波长为632．9913720nm。 GA)的数字式PSD信号采集和处理系统。 2)PSD与 I／V转换电路 1 系统总体设计