应用

　　激光三角法微位移传感器是一种新型微位移传感器，采用激光作位移信号的传输介质，激光的方向性好、光功率稳定，因此传感器的分辨率高，测量精度高，稳定性好，体积小；光电接收元件为 CCD 或 PSD，测量频率高。目前常用的激光三角法传感器如Micro-Epsilon 的产品采用激光直射法，测量精度高，线性度好。

　　新型微位移传感器的结构由半导体激光器、准直透镜、光栏、聚焦透镜、高速线阵CCD 和实时信号处理电路组成。半导体激光器发生的发散激光经准直光路准直后成为平行光，经光栏调整光束直径后入射在被测物体表面上，其反射光经聚焦光路后聚焦成直径小于 CCD 像元尺寸的光斑照射在线阵 CCD 上；当被测物体转动时，反射激光光斑发生偏转，所照射的 CCD 的像元位置随之变化；实时信号处理电路产生时间长度为 T 的斜坡信号，并在时间T 内按次 读取 CCD 的N 个像元的输出视频信号，逐一分别与参考电压进行实时比较，当光斑照射在像元上，其输出视频信号超过参考电压时，实时输出该时刻的斜坡信号的电压值，该电压值与被测物体的角位移成正比。常用微位移传感器的会聚光直射式激光三角法，最小量程较大，而且被测物体必须精确放置在激光的焦点上，不适用于微小角位移的测量；新型微位移传感器采用平行光斜射式激光三角法，由于采用平行光，被测物体的放置位置无严格要求，最小量程小，适用于微小角位移的测量。采用光栏调整入射到被测物体表面的平行光束的直径，从而可以调整照射到 CCD 上的光斑的直径，光斑直径和平行光束的直径成反比。

       新型微位移传感器采实时信号处理电路代替通常的激光三角法微位移传感器的由DSP 和外围器件及其软件组成的后信号处理电路，并采用高速 CCD，提高了传感器光电接收器件的最高采样频率，缩短了处理时间，从而提高了传感器的测量频率，使得新型传感器应用于高频微位移的动态实时测量成为可能，将其输出连接到示波器，能够实时在线测量微小角位移的动态特性，包括阶跃响应、正弦响应等。

　　该信号处理电路由时 发生电路、斜坡信号发生电路、比较器、采样保持电路等组成。时 发生电路产生线阵CCD 的操作时 逻辑，驱动CCD 在一定的时间T 内按时 输出视频信号；同时，斜坡信号发生电路在时间T 内同步生成一个-5V~+5V 的斜坡信号；比较器逐一比较。

　　CCD 的输出信号与参考电压，当CCD 的输出信号比参考电压大时，输出为正，反之，输出为负；当比较器的输出为高时，使能采样保持电路采样该时刻的斜坡信号的电压值并输出保持，因此该电压值与被测角位移成正比。斜坡信号的幅值表征了 CCD 有效像元的数目和传感器的最大量程；CCD 的输出频率和有效像元数目N，采样保持电路的采样速度等决定了传感器的测量频率；CCD 像元的尺寸决定了传感器的分辨率。

　　基于线阵 CCD 的微小角位移传感器，采用平行光斜射激光三角法原理，由高速线阵CCD、实时信号处理电路及高速器件及相关光学部件组成，为其适用于微小角位移的测量，结构简单，线性度好，灵敏度高，测量频率高，分辨率高和实时性好奠定了基础。随着电子技术的发展 CCD 技术将更加完善。使用CCD 测量光强的测量精度会大大提高 再加上 CCD 系统可以通过计算机直接显示光强分布曲线 成像清晰、透光强、杂散光少等优点并有效减小测量误差 从而取代传统的使用硅光电池测光强的方法，为传统实验增加了新的科技内容。