激光测距传感器的设计与研制(2)

算术运

后级放大

算电路

调植电路

卜华

—像距—其中参数 D DL

物距:、

白动控制电路路:

监 i则指示电路

刀

规定了乙和占关系的渐,

国5

信号处理电路框困

近线,

,

5由于 ( )

式推导不带任何先行假设或号I

信号处理电路输出信号为、、

PSD

输出信

近似因此其关系是精确的对任何表面位移

I

:

,

最终输出为对应于距离信号 (士。

都成立

.

s o m m )的电压信号 U

(士 SV )

.

根据

乙~.

于关系式

,

我们可以合理地选,

假设物距为

L

,

接收透镜焦距为厂 P S D乙一

,

择光路参数对接收装置来讲主要是确定五个设计参数 L刀了夕抓其中 3个是相互独、、、

放置角为

:

、

立的 )对发射装置来讲主要是确定发射透镜

.

甲二

a r c

t g

了

·

/J D:

tg

s

( 7)

焦距 f和激光器与发射透镜相对位置,

h.

。

可求出物移乙和像移古之间关系为D1

由于我们测量范围大 (景深较深 )为了

保证像质接收透镜采用了两片透镜胶合的方法。

一古

式中.

d

=

.

L

二

.

.

l1

,

一 I,

乙

1

十,

1 2

发射部分采用一个平凸透镜进行准直,.

L

另外在选择透镜孔径时应在保证光强的梢况下尽盆减小孔径因为孔径越小像差就越,.

令0 o lm m,

u

—=。

P SD长度△,

/1 0。

即输出灵敏度为△

/

m V

那么当被测距离U

在士SV.

50m m

小但应保证一定的光强以便,

,

PS D

有一定

变化时输出电压

变化刚好为士

激光测距传感器的设计与研制

第

7

期:

仪表技术与传感器两种我们采用脉冲宽度高度调制式0。 (:,。

最后可得出U。

=。

乙/、

=:、

I:

l

I

:

+ I

-

一

:

(8

后级放大调整主要为零点调整量程范

、

围调整放大输出三部分u ( 9):、

、

.

式中若令则有 U:

U

`

=

I (一

:

—+常数),

自动增益控制电路是利用后级输出信号UZ

I

:

I:

的大小来控制前置放大电压增益可.

,

~。

U (K U+。`

一

l

U )

Z

通过模拟电子开关来实现在监控指示电路中我们设计使用了一种三色灯分别表示传感器测量值的三种状态黄色表示传感器工.

~

K (U

一 K

:

).

( 10 )

,

,

(9 )式可用瑛拟除法器来实现

由于 P S D输出信号为,

拼A

级因此必.

,

,

作在测量范围内传感器能正常工作绿色表

;

.

须将信号进行前置放大并转换成电压信号(距

示被测物体在基准距离 l

oom m。

;处红色表示

信号经过脉冲解调后变换为含有光斑位置离 )信息的直流信号。

被测物体距离超出测量范围、

U

:

、

U

Z

.

U

;

、

U

:

即为

除法电路的输入信号、

五实验结果,

实现除法运算的电路很多常见的有对数一反对数式可变跨导式时间分割式几种相对来说时间分割式除法器较好梢度和线性度也较高时问分割式除法器又分为。 .

系统调试完成后对其分辨率稳定性,

,

、

、

、

重复性几个方面进行了测试并对不同物体

,

,

作目际物时的应用特性进行了分析

.

下表为白纸作目标时测得的一组数据.

。

脉冲频率高度调制式和脉冲宽度高度调制式农测试距离(m m )0 00 ().

白纸作目标时传感器测试结果20 19.

0 0吸 )

l 0

30.

40 40.

50

60.

70 11 69.

80 8080.

90 9090.

10 0 10 0 10 0.

第一次正向第一次反向第二次正向

l ( ) 0《).

.

9 () 3〔) ( ) 9.

()0

5049 50只《、

.

0 () 6 ( )

68.

5313

7070.

70 90

.

00

l〔) 2 0 2 ( ) 3 7 3〔) ( ) 0 l () l《).

.

40 09 40 4 ().

.

.

7 1 6 0 ()0101〔 )

.

69

88 8

.

.

.

.

14 14

3 ()40

20 20

.

22

3() 30

.

26 18

18.

.

6 ()

.

1 1 7 () 4 2 8 () 5 39( )

.

.

90

70

10 1 0 010 0.

.

第二次反向

.

。

.

22

.

54

59

.

7 () 4 2 8 0

.

.

78

9 1《) 5

.

70

在实验中我们发现被测物体表而特性对传感器输出有一定影响反射光较强的物,

,

度几何形状及颜色不一致时也会给输出带

、

,

来一定影响

.

体 (如白纸铝板 )测量梢度较高反射光较弱的物体 (如橡胶 )测量精度较差表面粗糙..

、

,

(收稿日

期

:

19 9 4年 5月 2 5日

-

(修改稿日期

:

19 9 6午咭月 1 0日 )

日本开发出半导体

一氧化氮传感器“

微细加工新技术据《日经产业新闻》报道加工技术可加工出线宽.

八五重点科技攻关项目。

·

”

旧本东京大学和拜m

化氮传感器在长春通过鉴定

—常氧中科院长春应用.、

温一

往原综合研究所最近共同开发出半导体微细0.

化学研究所电化学研究室采取控制电位电解法研制成功的一氧化氮传感器解决了多孔膜类型电解液选择密封方法控制电位等问 0年代国际先进水平填题其性能指标达到 9补了国内空白为我国化工环保

污染源排放,、、

3 0

的超微细结。

/的原构该技术利用氛气将速度为 10 0 0 0 o m s

、

、

子束投射在电路板上进行切割这种新技术可用于加工利用稼和硅等元素制造的半导体元件。

,

,

,

等领域提供了有效手段

。