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基于PSD的静电悬浮位置测量与控制系统设计
2015年 第34卷 第3期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 97
DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)03--0097-03
基于 PSD的静 电悬浮位置测量与控制系统设计
代 斌 ，孙志斌 ，王飞龙 ，翟光杰
(1．中国科学院 复杂航天系统电子信息技术重点实验室，空间科学与应用研究中心。北京 100190
2．中国科学院大学。北京 100190)
摘 要：建立了基于位置敏感探测器 (PSD)的静电悬浮三维位置信息测量与控制系统，分析了PSD的结
构与静电悬浮位置测量与控制原理。系统采用单片机STC12C5A60S2处理 PSD输出信号 ，得出悬浮样品
位置信息与PSD输出电压的对应关系，实现单片机与上位机的通信，对测量的位置数据进行分析、处理以
及悬浮样品位置控制。利用锆材料进行悬浮实验，实验结果表明：建立的测量系统能实现样品位置信息的
非接触测量与稳定悬浮，具有测量数据可靠 ，运行稳定等优点，为材料悬浮加热和深过冷研究奠定了基础。
关键词 ：位置敏感探测器 ；静电悬浮；信号处理
中图分类号 ：TP274 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2015)03-0097-03
Desi~‘n Ol’measuremeennttaanndC：Oonntrol1sy3s~tteemm Ot’PpOoSslittlioonnot。
electr0staticlevitati0nbased0nPSD
DAIBin ，SUNZhi．bin，WANGFei．1ong ，ZHAIGuang-jie
(1．KeyLaboratoryofElectronicsandInformationTechnologyforSpaceSystems，ChineseAcademy
ofSciences，Bering100190，China；
2．UniversityofChineseAacdemyofSciences，Beijing100190，China)
Abstract：Ameasurementandcontrolsystem ofthree-dimensional(3D)positioninformationofeleetrostatic
levitationbasedonpositionsensitivedetector(PSD)issetupandstructureofPSDandpositionmeasurementand
controlprinciple ofelectrostaticlevitationareanalyzed．Outputsignal ofPSD isprocessed bySTC12C5A60S2
MCU ，correspondingrelationship between suspension sampleposition information andoutputvoltageofPSD is
obtained，andcommunicationbetweenMCU and upperPC，dataanalysisandprocessing，andpositioncontrolon
levitationsamplearerealized．Usezirconium materialstocarryoutsuspensionexperimentnadtestresultsindicate
thatthe system can realizenon—contactmeasurementofsample position information and stablesuspension of
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