[发明专利]一种基于位置敏感探测器的位移测量装置及其运用方法

权利要求书

1.一种基于位置敏感探测器的位移测量装置，它包括二维PSD，其入射光斑照射到该二维PSD光敏面上的半导体激光源，采集二维PSD的电流信号并进行预处理的信号预处理模块，进一步对预处理后的信号进行处理的数字信号处理模块，其特征在于，所述信号预处理模块包括，实现电流信号到电压信号转换和初级放大的I/V转换模块，与该I/V转换模块连接且输出电压信号值为0～3V的次级放大模块和低通滤波模块；所述数字信号处理模块包括，A/D转换模块和DSP核心模块，其中，所述A/D转换模块包括均有8路输入（ADCINA0～ADCINA7，ADCINB0～ADCINB7）的两个并联的多路模拟开关（MUXA、MUXB），分别与这两个多路模拟开关（MUXA、MUXB）连接的两个采样保持器（S/HA、S/HB），与这两个采样保持器（S/HA、S/HB）连接的采样保持器多路选择开关（S/H MUX）和与采样保持器多路选择开关（S/H MUX）连接的A/D转换器（A/D Converter）。

2.一种基于位置敏感探测器的位移测量装置的运用方法，其特征在于，该运用方法所采用的位移测量装置是权利要求1所述的基于位置敏感探测器的位移测量装置；该运用方法的步骤如下：

（1）根据需要，经过不同频率                                               调制出所述半导体激光源的多束正弦信号驱动光源，并让其照射在所述二维PSD光敏面上得到对应数量的入射光斑（A、B、C）；

（2）通过所述信号预处理模块中的I/V转换模块，采集由各个入射光斑在所述二维PSD中的转换电流所叠加而成的四路输出电流，这四路输出电流分别是该二维PSD的X方向（X1、X2）上2个电极的输出电流（I1、I2）、Y方向（Y1、Y2）上2个电极的输出电流（I3、I4）；并通过该I/V转换模块实现所述输出电流（I1、I2、I3、I4）到电压信号的转换和初级放大；然后，依次通过所述信号预处理模块中的次级放大模块和低通滤波模块，输出其值为0～3V的对应所述X方向的电压信号（U1、U2）和对应所述Y方向的电压信号（U3、U4）；

（3）通过所述A/D转换模块中的两个多路模拟开关（MUXA、MUXB）和与它们分别对应的两个采样保持器（S/HA、S/HB），让所述X方向电压信号（U1、U2）和所述Y方向电压信号（U3、U4）实现其相位信息是采自同一时刻的同步锁存；然后，把同步锁存的所有电压信号（U1、U2、U3、U4）依次通过所述采样保持器多路选择开关（S/H MUX）传送到所述A/D转换器（A/D Converter）中进行模数转换；

（4）把进行模数转换后所述电压信号（U1、U2、U3、U4）传送到所述DSP核心模块中，以对所述电压信号（U1、U2、U3、U4）的离散序列分别做N点的FFT运算，并将运算结果保存到该DSP核心模块内的存储空间；然后，继续对该运算结果分别求幅频特性，再根据幅频特性和初相位的关系求出各信号的初相位，进而求出X方向和Y方向上对应信号的相位差；该相位差进一步处理得到X方向和Y方向上的位置信息，最后以位置坐标的形式输出到显示装置中显示出来。