北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
为了解决长行程定子不连续永磁直线同步电机存在的因无法全程安装位置传感器和不同动子和定子之间的电磁参数不固定所造成的控制性能下降的难题, 提出一种在每一段定子内先进行参数标定, 再进行速度控制的控制系统设计。首先, 在动子进入过程中, 对电机进行电磁参数标定, 根据标定参数对控制器参数进行调整, 以达到更好的控制效果。然后, 使用无位置传感器控制系统使动子快速达到设定速度值并稳定运行。实验结果表明: 动子进入过程参数标定精度分别为0.002 Wb和0.000 4 H; 无位置传感器控制中位置估计精度为0.63 mm, 速度收敛时间为0.45 s, 稳态误差为0.02 m/s。基本满足永磁直线同步电机用于长行程运输的控制快速性、稳定性等要求。
永磁直线同步电机 长行程运输系统 参数标定 无位置传感器控制 Permanent Magnet Linear Synchronous Motor(PMLSM) long-distance transportation system parameter calibration sensorless control
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
空间激光准直系统常采用位置传感器(PSD)作为光电接收单元,半导体激光器作为光源。由于PSD具有非线性,激光光源出射激光的衍射特性会导致准直系统在空间不同距离处响应情况不同。为了减少空间激光准直系统工作时在不同空间距离处的重复标定工作,提出了一种模拟PSD探测半导体激光光斑位置的方法。该方法通过设计相关光学系统获取PSD靶面非线性数据及激光光强分布数据,完成了PSD对光斑强度重心响应的模拟。之后对仿真结果进行了实验验证,实验结果表明该仿真系统能够较好地重现实际PSD探测过程,在0~4.5 mm的相对位移范围内最大误差仅为0.026 mm。
空间激光准直系统 位置传感器 衍射 非线性 重心响应 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 110401
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了检测长导轨的直线度, 采用激光作为参考基准线, 将2维光斑位置传感器作为光电转换器件。当固定在导轨滑块上的2维光斑位置传感器沿着导轨移动时, 光斑的位置数据会通过蓝牙模块传输到终端上, 输入位置信息之后, 软件会自动绘制出导轨的2维直线度曲线。结果表明, 计算出激光偏角带来的误差远小于1μm;通过高精度位移平台, 实验验证了系统的精度可达到3.4μm;实际使用中, 检测了7.2m的长导轨, 取得了长导轨的直线度数据, 重复精度可达5μm。这一结果对长导轨直线度测量的研究是有帮助的。
激光技术 激光准直 比对实验 光斑位置传感器 laser technique laser alignment contrast experiment position sensitive detector
1 上海理工大学 光电学院, 上海 200093
2 中科院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中科院上海技术物理研究所, 上海 200083
通过设计正交偏振光信标器, 实现了空间信标姿态的单光路传递, 为星地量子光链路的建立提供了条件.通过分析光学器件, 尤其是镀膜器件中偏振信标光的传递特性, 仿真分析不同入射角、旋转角条件下, 出射信标光的偏振模式.分析了由光学器件引入的位相差和不同反射率、透射率对偏振模式的影响.利用琼斯矩阵推导了马吕斯定律在椭圆偏振光入射时的表达形式, 建立起测量椭圆偏振光主偏振方位角模型.利用光电位置传感器接收正交信标光, 结合光电位置传感器的光点位置检测能力解耦信标光的俯仰角和方位角, 利用光电位置传感器的光强探测能力解耦信标光的偏振基矢角, 实现了单器件三维信标姿态测量.实验表明, 所述系统具有完成信标光三维姿态检测的能力, 可用于星地量子光通信、空间信标姿态检测.
量子通信 偏振基矢 正交信标光 三维姿态 空间姿态 光电位置传感器 跟瞄系统 Quantum communication Polarization vector Orthogonal beacon Three dimensional attitude Space attitude Position Sensitive Detector(PSD) sensor Automatic Train Protection(ATP) system 光子学报
2015, 44(12): 1227002
1 中国航空工业洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471009
2 南京航空航天大学自动化学院，南京 210016
介绍了扫描器运动特性参数动态非接触光学测试系统的工作原理。利用大量程线阵光电位置传感器(PSD)实现扫描范围、工作频率、扫描速度均匀性和时间利用率的测试;利用小量程PSD结合长光路，实现静态零位重复性、动态零位重复性的测试;利用柱面透镜汇聚水平方向的光线，用PSD测试竖直方向的运动信号，根据物理模型实现了反射镜面与旋转主轴的平行度的测量;系统利用磁栅尺和圆弧机械结构实现了系统角度测量的自校准功能。
红外探测 扫描器 光电位置传感器PSD 运动参数 infrared detection scanner Position Sensitive Detector (PSD) motion parameter
针对周视光电观瞄系统中机械传动装置实现光学消像旋的情况，分析了传统光学消像旋的利弊。通过简化机械装置，建立了控制对象的数学模型，根据系统实时控制处理的要求，设计了数字控制和模拟控制的混合电路，提高了系统的稳定性和可靠性。运用MATLAB/SIMULINK对控制系统的典型情况进行仿真。仿真结果表明，该电路系统都能满足精度和实时性等指标要求。
消像旋 PID调节器 位置传感器 直流电机 位置控制器 image de-rotation PID regulator position sensor DC motor position controller
1 华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 汉光机械厂， 河北 邯郸 056028
作为激光光斑位置探测器，象限探测器和位敏探测器被广泛应用于激光光斑跟踪、监控、位置检测和定位等领域。对这两种探测器的角位置测量精度进行了探讨，分析了影响精度的主要噪声源，推导出两者的角位移精度表达式，并通过计算进行了模拟。结果显示，两者的测量精度决定于信号的信噪比，且随作用距离的增加而降低；象限探测器的角位移测量精度明显高于位敏探测器。在忽略背景光噪声的情况下，象限探测器的精度约为位敏探测器的40倍。
激光位置传感器 象限探测器 位敏探测器 角位移测量精度 laser spot position sensor position-sensitive detector quadrant photodiode angular displacement precision
中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
设计了精密动态测角实验系统,该系统利用扩束镜正向和逆向不同的光学变换性质,将共孔径双向传输的倍增式角敏光学系统与光电精密位置传感器(PSD)相结合,并从理论上分析了高灵敏光学测角的基本原理,给出了被测角与传感器信号的关系.为消除光电噪声对探测分辨率的影响,信号处理引入了相关检测模式.通过压缩系统噪声信号的等效带宽,从频域中滤除干扰信号的频率成分,实现了从噪声中提取高分辨角度信息.
微角振动 角敏光学系统 相关检测模式 位置传感器 测角分辨率
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
3 上海恒益光学精密机械有限公司, 上海 201800
提出了一种用于光栅成像位置传感器的偏振调制技术,利用米勒矩阵对其调制原理进行了详细的分析。该偏振调制器主要由起偏器、萨伐尔板、两块1/4波片、光弹调制器和检偏器构成。起偏器、萨伐尔板置于探测光栅之前,在探测光栅位置上形成两个错位的偏振方向正交的像光栅。两块1/4波片、光弹调制器和检偏器置于探测光栅之后,实现对莫尔信号的高频调制。该偏振调制技术消除了光源光强波动和电路增益变化引入的测量误差,抑制了杂散光、探测器噪声对测量结果的影响。实验验证了该偏振调制技术的有效性,结果表明这一技术使光栅成像位移传感器获得了优于12 nm的重复测量精度。
测量与计量 偏振 位置传感器 光栅 调制 光弹调制器
