文章编号:1002-2082(2008)04-0493-05
四象限光电检测系统的定位算法研究及改进
余 峰
1
, 何 烨
2
, 李 松
2
, 张继涛
2
(1.武汉武大卓越科技有限责任公司, 湖北 武汉 430223;
2.武汉大学 电子信息学院, 湖北 武汉 430079)
摘 要: 在相同硬件条件下,四象限光电检测系统的线性区间和响应灵敏度等会因算法不同而
产生差异。首先分析光斑定位的常用算法,通过数值积分和曲线拟合得出具有高斯分布的激光光
斑位移量在不同算法下的修正曲线,设计制作了一套精度较高的数字式四象限光电定位系统,并
使用该系统验证了理论推导结果。
关键词: 激光技术; 四象限光电检测系统; 算法研究; 数值积分
中图分类号:TN247;TL814 文献标志码:A
Improvement of positioning algorithm for four
-
quadrant optoelectro nic detection system
YU Feng
1
,
HE Ye
2
,
LISong
2
,
ZH A N G Ji
-
tao
2
(1.
W uhan W uda Zoyon Science and T echnology Co
.
Ltd
,
Wuhan
430223,
China
;
2.
Electronic Inform ation School
,
W uhan U niversity
,
Wuhan
430079,
China
)
Abstract
:
U nder the sam e hardw are conditions
,
th e system atic ch aracteristics su ch as th e lin ear
area an d th e resp on sivity of a fou r-q u adran t o p to electro n ic d etecto r ch anges as the algorithm
changes
.
T he com m on algorithm s for laser spot positioning w ere analyzed
.
T he correction
curves for the displacem ent of G auss laser spot w ere deduced w ith tw o-dim ensional num erical
integration and curve fitting
,
and a h igh
-
p r e c is io n d ig ita l fo u r
-
quadrant optoelectron ic position
detection system w as designed and fabricated. T he theoretically deduced resu lt w as v erfied b y
the detection system
.
Key words
: laser tech n iq u e; fou r-qu ad ran t o ptoeletron ic d etectio n system ; alg orit h m a n a ly s is ;
num erical integration
引言
四象限光电探测器是以光导模式工作的光伏
探测器件。它利用集成电路光刻技术将一个探测器
件光敏面窗口分割成 4 个面积相等、形状相同、位
置对称的区域而形成,4 个探测区域具有基本相同
的性能参数
[1 ]
。作为一种常用的位置敏感器件
(
position sensitive detector
,
PSD
),当入射光点落
在器件感光面的不同位置时,四象限探测器输出不
同的电信号,通过对此电信号进行处理,可以确定
入射光点在感光面上的位置
[2 ]
。四象限光电探测器
广泛应用于激光准直、测角、自动跟踪等精密光电
检测系统中,通过对光斑中心位置的精确定位来检
测位移或偏角的大小。
影响四象限光电检测系统工作精度的因素主
要包括外围大气环境、目标光斑大小和光斑能量分
布以及系统本身采用的算法、
器件响应差异和噪声
收稿日期:2007-07-26; 修回日期:2007-09-11
作者简介:余峰(1963- ),男,讲师,武汉大学
EM BA
,长期从事测绘仪器的设计、制造、应用和技术服务工作,现在武汉武大
卓越科技有限责任公司从事智能道路检测车的设计、生产、营销等工作。E-m ail:feng.yu@ w hu.edu.cn
2008 年 7 月
Journalof A pplied O ptics
Ju l
.2008