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象限探测器是在一块硅片上制造出按一定方式排列的具有相同光电特性的光生伏特器件阵列。 采用集成电路光刻技术，将一个圆形或方形的光敏面窗口分隔成几个面积相等、形状相同、位置对称的区域，每一个区域相当于一个光电器件。用光电器件阵列组成的变换装置。 优点：光敏点密集，结构紧凑，光电特性一致性好，调节方便。 当探测器坐标轴线与测量系统基准线间的安装角度为0°时，可采用如下图所示的和差检测电路。 设光斑形状是半径为r，光密度均匀的圆，投射在4象限探测器每个象限上的面积分别为 ， ， ， ，光斑中心相对于探测器中心的偏移量 ，运算电路输出偏离信号 和 可表示为： 和 为了消除光斑本身总能量的变化 对测量结果的影响，通常采用和 差比幅电路，输出的信号为： 象限探测器可用来确定光点在二维平面上的位置坐标，它广泛应用于光电跟踪、光电准直、图像识别等方面。 但它的测量精度受到探测器本身缺点的限制。象限探测器的明显缺点为： 由于光刻分割区将产生盲区，因此盲区会使微小光斑的测量受到限制； 测量范围受到限制，若被测光斑全部落入某一象限光敏区，输出信号将无法测出光斑位置； 测量精度与光源的光强及其漂移密切相关，测量精度的稳定性受到限制。 一维PSD器件主要用来测量光点在一维（即：坐标）方向上的位置或位置移动量。 ①和②为信号电极，③为公共电极。 被测光斑在光敏面上的位置关系式。 总电流为 直射式结构 1—激光器；2—会聚透镜； 3—被测表面；4—接收透镜 5—光电探测器 三角法测量原理图 斜射式三角测量法 若光点的像在PSD敏感面上移动距离为 ，则物体表面沿法线方向的移动距离x为： 式中， 为激光束光轴和被测面法线 的夹角； 为成像透镜光轴和被测面法 线的夹角。 直射式和斜射式的特点： 当被测物表面为镜面时，斜射式不会由于散射光过弱而导致光电探测器输出信号太小，使测量无法进行。直射式由于其接收散射光的特点，适合于测量散射性能好的表面。 在被测物体表面发生如上图所示位移时，斜射式入射光光点照射在物体不同的点上，因此，无法知道被测物体某点的位移情况，而直射式却可以照射在物体相同的点上。 斜射式结构分辨力高于直射式，但它测量范围小、体积大。 根据PSD和激光三角法的测量原理可以制成管内壁测试传感器。该传感器采用半导体激光器（LD）作光源，PSD作光电位置探测器。 为了获得管内壁的整周信息，可采用步进电机带动激光三角位移传感器绕管中心做整周回转，使光点沿管内壁表面转动扫描，这样就可测量出管内壁某截面径向的尺寸。小车在管内沿轴向移动，传感器的转角和轴向位移可由步进电机发出的脉冲数求出，这样就能够完成整个管内壁三维形貌的测量。 PIN管 结构 在P型半导体和N型半导体 之间夹着一层本征半导体。 特点 结电容变小 响应速度快 量子效率高，波长响应率大 线性输出范围宽 象限探测器 象限探测器 象限探测器的和差电路 象限探测器的和差电路 象限探测器的直差电路 象限探测器的直差电路 位置敏感器件(PSD) PSD -Position Sensitive Detector 采用离子注入技术制成的一种可确定光的能量中心位置的结型光电器件。 特点-对光斑的形状无严格要求，光敏面上无象限分隔线，对光斑位置可连续测量。 一维PSD原理 一维PSD器件 一维PSD位置检测电路原理图 二维PSD器件 当光斑落到二维PSD器件上时，光斑中心位置的坐标值可分别表示为： 改进后的二维PSD器件 改进后的等效电路比改进前多了四个相邻电极间的电阻，入射光点（如图中黑点）位置（x，y）的计算公式变为： 二维PSD位置检测电路原理图 单点式激光三角测量 单点式激光三角测量常采用直射式 和斜射式两种结构。 物体移动或表面变化时，若光点在成 像面上的位移为 ,则根据关系式 即可求出被测面的位移x： 式中， 为激光束光轴和接收透镜光轴的交点 到接收透镜前面的距离； 为接收透镜后面到成像面中心点的距离； 为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角。 单点式激光三角测量 斜射式结构 单点式激光三角测量 PSD的应用 1—激光三角位移传感器；2—联轴器；3—步进电机；4—驱动轮；5—随动轮；6—支撑轮；7—被测管内壁 用单点激光三角位移传感器 测量管内壁形貌的原理