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用于长度测量的位移传感器及直线度补偿器
资料介绍
进行长度测量时，因基准发生偏移或仪器摆放不良而造成的误差，是影响长度测量精度的重要因素之一，其中包括余弦误差和阿贝误差。采用位置敏感器件(PositionSensitive Detectors，PSD)设计了一种激光位移传感器和一种直线度补偿器分别用来消除余弦误差和阿贝误差。PSD是一种基于非均匀半导体横向光电效应的、对入射光或粒子位置敏感的连续型模拟器件，克服了阵列型器件分辨率受像元尺寸限制的缺陷，在现代工业生产和科学研究中得到广泛应用。 对激光位移传感器的激光三角法测量原理进行了研究，推导出物象位移关系并就主要结构参数对传感器的影响进行了分析，确定了结构尺寸。对PSD接收到的光能量进行了估算。通过对PSD杂散光电流和暗电流等附加电流的消除方法进行的研究，根据PSD输出电流信号的特性，分别设计了基于单片机的一维PSD和二维PSD信号检测电路，包括I/V转换与放大电路、A/D转换电路、激光器驱动电路以及串口通信电路等。编写了激光位移传感器与直线度补偿器的单片机控制软件，根据对信号的分析，采用软件方法消除暗电流与杂散光电流的影响。使用VC6.0平台，编写了传感器的PC机测试软件，实现了与单片机的通信、数据处理、实时在线测量。 分别对激光位移传感器与直线度补偿器进行了测试实验。对传感器进行标定，采用分段插值的方式来减小激光三角法的非线性的影响，得出测量范围内的误差与标准差的分布情况。实验表明激光位移传感器测量误差小于0.02mm，标准差小于0.01mm。对直线度补偿器进行测试，给出了测量结果并对其进行了误差修正，修正后相对误差基本在3％以内。最后对传感器误差来源的各种因素进行了分析讨论。
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