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       應用

　　激光三角法微位移傳感器是一種新型微位移傳感器，采用激光作位移信號的傳輸介質(zhì)，激光的方向性好、光功率穩(wěn)定，因此傳感器的分辨率高，測量精度高，穩(wěn)定性好，體積??；光電接收元件為 CCD 或 PSD，測量頻率高。目前常用的激光三角法傳感器如Micro-Epsilon 的產(chǎn)品采用激光直射法，測量精度高，線性度好。

　　新型微位移傳感器的結(jié)構(gòu)由半導體激光器、準直透鏡、光欄、聚焦透鏡、高速線陣CCD 和實時信號處理電路組成。半導體激光器發(fā)生的發(fā)散激光經(jīng)準直光路準直后成為平行光，經(jīng)光欄調(diào)整光束直徑后入射在被測物體表面上，其反射光經(jīng)聚焦光路后聚焦成直徑小于 CCD 像元尺寸的光斑照射在線陣 CCD 上；當被測物體轉(zhuǎn)動時，反射激光光斑發(fā)生偏轉(zhuǎn)，所照射的 CCD 的像元位置隨之變化；實時信號處理電路產(chǎn)生時間長度為 T 的斜坡信號，并在時間T 內(nèi)按次 讀取 CCD 的N 個像元的輸出視頻信號，逐一分別與參考電壓進行實時比較，當光斑照射在像元上，其輸出視頻信號超過參考電壓時，實時輸出該時刻的斜坡信號的電壓值，該電壓值與被測物體的角位移成正比。常用微位移傳感器的會聚光直射式激光三角法，最小量程較大，而且被測物體必須精確放置在激光的焦點上，不適用于微小角位移的測量；新型微位移傳感器采用平行光斜射式激光三角法，由于采用平行光，被測物體的放置位置無嚴格要求，最小量程小，適用于微小角位移的測量。采用光欄調(diào)整入射到被測物體表面的平行光束的直徑，從而可以調(diào)整照射到 CCD 上的光斑的直徑，光斑直徑和平行光束的直徑成反比。

       新型微位移傳感器采實時信號處理電路代替通常的激光三角法微位移傳感器的由DSP 和外圍器件及其軟件組成的后信號處理電路，并采用高速 CCD，提高了傳感器光電接收器件的最高采樣頻率，縮短了處理時間，從而提高了傳感器的測量頻率，使得新型傳感器應用于高頻微位移的動態(tài)實時測量成為可能，將其輸出連接到示波器，能夠?qū)崟r在線測量微小角位移的動態(tài)特性，包括階躍響應、正弦響應等。

　　該信號處理電路由時 發(fā)生電路、斜坡信號發(fā)生電路、比較器、采樣保持電路等組成。時 發(fā)生電路產(chǎn)生線陣CCD 的操作時 邏輯，驅(qū)動CCD 在一定的時間T 內(nèi)按時 輸出視頻信號；同時，斜坡信號發(fā)生電路在時間T 內(nèi)同步生成一個-5V~+5V 的斜坡信號；比較器逐一比較。

　　CCD 的輸出信號與參考電壓，當CCD 的輸出信號比參考電壓大時，輸出為正，反之，輸出為負；當比較器的輸出為高時，使能采樣保持電路采樣該時刻的斜坡信號的電壓值并輸出保持，因此該電壓值與被測角位移成正比。斜坡信號的幅值表征了 CCD 有效像元的數(shù)目和傳感器的最大量程；CCD 的輸出頻率和有效像元數(shù)目N，采樣保持電路的采樣速度等決定了傳感器的測量頻率；CCD 像元的尺寸決定了傳感器的分辨率。

　　基于線陣 CCD 的微小角位移傳感器，采用平行光斜射激光三角法原理，由高速線陣CCD、實時信號處理電路及高速器件及相關光學部件組成，為其適用于微小角位移的測量，結(jié)構(gòu)簡單，線性度好，靈敏度高，測量頻率高，分辨率高和實時性好奠定了基礎。隨著電子技術的發(fā)展 CCD 技術將更加完善。使用CCD 測量光強的測量精度會大大提高 再加上 CCD 系統(tǒng)可以通過計算機直接顯示光強分布曲線 成像清晰、透光強、雜散光少等優(yōu)點并有效減小測量誤差 從而取代傳統(tǒng)的使用硅光電池測光強的方法，為傳統(tǒng)實驗增加了新的科技內(nèi)容。