[发明专利]阵列式四象限探测器及其测角方法

权利要求书

1.阵列式四象限探测器，其特征在于：包括外壳、探测器件、线路板和单片机；外壳是一个正四棱柱盒子，其上、下底面为正方形；上底面中心有一边长为a的正方形开口作为光束入口(1)，其各边分别与上底面的各边平行；下底面内侧安装用于信号采集和放大的电路板和单片机，电路板和单片机上方安装由2n×2n个探测器件组成的探测器阵列(3)，两条探测器阵列中心线(2)的交点位于上、下底面中点的连线上。

2.根据权利要求1所述的阵列式四象限探测器，其测角方法的特征在于：建立以两条探测器阵列中心线(2)分别为x轴和y轴的测量坐标系，方向分别为向右和向上，阵列中探测器件列号和行号分别按照从左到右和从下到上的顺序编排，以此作为探测器件的标识，并以[i，j]表示，其中i表示列号，j表示行号；入射光束从光束入口(1)进入阵列式四象限探测器时，若探测器阵列上的光斑位于标号分别为[i，j]、[i+1，j]、[i，j+1]和[i+1，j+1]的呈“田”字形的四个探测器件上；落在四个探测器件的光经光伏探测器件的光电转换变为电流，再经放大电路放大之后送采样电路，采样电路输出电流的大小与光斑落在各个象限中的面积成正比，通过测量输出电流就可以确定四个探测器件上相应的光斑面积s₃、s₄、s₂和s₁；建立以此四探测器件阵列中心线为坐标轴、方向与测量坐标系方向相同的坐标系O_ijx_ijy_ij，其中O_ij为这四探测器件阵列的中心；由基于方形光斑的四象限测量原理可以确定光斑中心在坐标系O_ijx_ijy_ij中的坐标为

而O_ij在测量坐标系中的坐标为

x₀＝a(i-n)

y₀＝a(j-n)

由此得光斑中心在测量坐标系中的坐标为

以h表示探测器阵列(3)到光束入口(1)中心的距离，则光束的方位角为

光束的俯仰角为

其中为符号函数。

3.根据权利要求1所述的阵列式四象限探测器，其测角方法的特征在于：若光斑仅落在一个或两个探测器件上，可以选择阵列中包含这一个或两个探测器件的标号分别为[i，j]、[i+1，j]、[i，j+1]和[i+1，j+1]的四个探测器件，无光斑探测器件的光斑面积以0计。