!!!!!!!!!!!!传感器技术（"#$%&’(#)*%’&+,$-.%*.-/&#(#01）!!!!!!!!!!!2334年第25卷第4期
一种基于678红外线位置传感器的设计
钟!平9，续志军2
（!:东华大学理学院应用物理系，上海"###$!；
":中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春!%##""）
摘!要：在介绍位置敏感器件（678）基本原理的基础上，提出一种以678为核心器件，应用于纠偏系统的
红外线位置传感器的设计方法。介绍了该传感器的结构和测位原理，给出了硬件和软件的相关设计，分析
了影响该传感器检测位置精度的因素，并提出了相应的解决办法。该位移传感器可检测的物体的最大运
动位移为;9<:4==，检测精度优于3:9==，采样频率可达9:4>?@。
关键词：位置敏感器件；位置检测；红外传感器；背景光
中图分类号：*A29!!!文献标识码：B!!!文章编号：9333C DE &’()*+,-)+-./.’01,()2),+(’+(,.3/(’0,+45& G?HAI6J&09，KL G/JMN$&2 （!6&’12,-7118)’049:(，5;9,-5;)，&,+*9’.()2:，59/+*9/)"###$!，?9)+/； "6?9/+*;9<+@+(2)2<2’,-A12);(，B)+’C’;9/+);(/+049:();(，?9)+’(’7;/0’D:,-5;)’+;’(， ?9/+*;9<+!%##""，?9)+/） 73(2./;2：O’+.,#&J&P%#,$-PJ#&#&P/.)$&,’=.&P’(Q%J&-JQ(.+#)678（Q#+JPJ#&+.&+JPJR.,.P.-P#%），P/.,.+J0& =.P/#,#)J&)%’%.,Q#+JPJ#&+.&+#%J+Q%.+.&P.,，S/J-/J+=’J&(1-#=Q#+.,#)678’&,’QQ(J.,P#%.-PJ)1’,.RJ’PJ#& +1+P.=:*/.Q%J&-JQ(.’&,+P%$-P$%.#)P/.+.&+#%’%.,.+-%JT.,:*/.%.(’P.,,.+J0&)#%/’%,S’%.’&,+#)PS’%.J+ 0JR.&:B&,&#P#&(1P/.)’-P#%+’)).-PJ&0(#-’(J@’PJ#&’--$%’-1#)P/.+.&+#%’%.’&’(1@.,，T$P’(+#P/.J=Q%#R.=.&P =.P/#,J+Q%#Q#+.,:*/.=’UJ=$=,.P.-PJ#&,J+P’&-.#)P/.+.&+#%J+;9<:4==’&,P/.+’=Q(J&0)%.V$.&-1J+ 9:4>?@:*/..UQ.%J=.&P++/#S P/’P P/.’--$%’-1#)P/.+.&+#%-’&%.’-/3:9==: E’:F,.0(：678（Q#+JPJ#&+.&+JPJR.,.P.-P#%）；Q#+JPJ#&(#-’(J@’PJ#&；J&)%’%.,+.&+#%；T’->0%#$&,,J+P$%T’&-. 3!引!言 678是一种新型的半导体位置敏感器件，它是基于横向光电效应的连续模拟式光斑位置检测器件，它除了具有光电二极管阵列和WW8器件的定位性能外，还具有灵敏度高、分辨力高、良好的瞬态响应特性及简单的处理电路等特点，尤其是应用于精确定位时，具有受光斑强度、分布、对称性和尺寸影响小的特征，使该传感器件在许多领域得到了广泛的应用。本文提出一种将678应用于检测物体位移偏差的红外线位置传感器的设计方法，用该方法设计的传感器具有检测精度高、稳定性好、采样速度快等特点，非常适合工业纠偏控制系统中物体位移偏差的实时检测。 9!678的位置检测原理 自从9DF3年7-/#PP>.1发现了横向光电效应后，许多科学家对这种效应及其应用做了深入而广泛的研究。其中，X$-#R+>1系统地解释并建立起横向光电效应方程，并从电流连续性方程出发，导出了著名的X$-#R+>1方程，为678奠定了理论基础。678是一种基于横向光电效应的光电 收稿日期：2335C93C29位置敏感器件，它由6，Y，A三层构成，与象限探测器及电荷耦合器件不同，它只有一个完整的光敏面，光敏面起阳极作用。一维678器件在光敏面两端有2个接触点，如图9所示。 图!G一维45&的截面图 B)*!G5’;2),+/8>)’F,-,+’H0)D’+(),+45& !!由于反偏状态下的678性能优于零偏状态下678的性能，所以，一般将678应用于反偏置状态。当678处于反向偏置状态，入射光斑照射在光敏面!处时，由入射光子产生的光载流子，被电场分开后，在外电路形成光电流。通过阳极9的光电流可用下式表示 " 9 #" 3 +/［!（$%! 9 ）］Z+/（!$），（9） 2 4 万方数据
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