位置敏感探测器的发展状况及应用研究_庞亚萍
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PSD位置敏感探测器（Position-SensitiveDetector）应用与研究现状
PSD位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector)应用与研究现状1PSD介绍 (1)1.1 PSD的应用 (1)1.2 PSD 的国内外发展现状 (1)2多光束同步检测 (2)2.1 循环点亮光源法 (3)2.2 幅度检测法 (4)2.3 相位检测法的研究意义 (4)1PSD介绍1.1 PSD的应用位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector)是一种基于横向光电效应探测光点重心位置坐标信息的半导体器件，具有分辨率高、响应速度快、信号处理简单等优点，特别适用于位移、距离、角度以及可以间接转化为光点位置或位移的其他物理量的非接触高精度快速测量及准直测量。
目前已广泛应用于工件的位移、尺寸、表面状态及振动、偏心、间隙、冲程等运动状态的在线检测，空间三维位姿检测，机器人测距（替代超声视觉传感器）等方面。
海军用PSD准直仪相对潜艇惯性导航系统的参考轴调整潜艇的导弹发射系统。
国内有科研机构用PSD检测导弹陀螺仪自转扰动角的大小，以改进导弹性能。
由于可以同时给出位置和光强信息，PSD也是宇宙射线谱仪的核心组成部分，可用于测量宇宙射线及太阳射线中的粒子和同位素。
日本滨松公司开发的二维弱光探测器用于捕捉光子，由PSD输出位置信息，可用来拍摄星云照片。
英国牛津大学以及法国里昂大学分别利用PSD器件结合计算机技术成功研制出可以进行纳米级离子位置定位的原子显微镜3DAP(Three Dimensional Atom Probe)，能确定导体材料中原子的质量和位置，在纳米级空间内观察原子的分布。
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室也成功地应用PSD技术研制了性能先进的卧式原子力显微镜（AFM）。
PSD还可用在质量分析仪上鉴别带电粒子的种类，用在光分析仪观察生物发光等。
1.2 PSD 的国内外发展现状1930年，Schottky将Cu-Cu2O金属半导体结的Cu2O表面边缘的Au电极通过安培表短接于Cu层，发现当用一束光照射Cu2O表面时，外电流随光入射位置与电极之间的距离的增加指数下降，这是横向光电效应的首次发现。
高精度定位技术的发展和应用
高精度定位技术的发展和应用随着现代社会的快速发展，越来越多的行业开始需要高精度定位技术的支持。
在交通运输、军事作战、安防监控、自动驾驶等领域中，高精度定位技术越来越受到重视和关注。
本文从定位技术的发展历程、定位技术的分类、高精度定位技术的原理、高精度定位技术的应用以及影响因素等方面来探讨高精度定位技术的发展和应用。
一、定位技术的发展历程对于人类而言，探究和实践定位技术早在几千年前的古时候就已开始了。
然而，随着近现代科技的日趋发达，各种定位技术也渐渐出现。
进入20世纪初，美国海军为了提高海上航行安全性，在各大海域陆续引入了无线电方位角定位技术。
到了20世纪50年代，美国军方为了加强对全球海事交通的掌控力度，开始建立起了一套完善的全球卫星定位系统。
二、定位技术的分类目前，主要的定位技术分类有：1. 无线电定位技术：如局部区域无线电定位、全球卫星导航系统（GPS/GNSS）等。
2. 光学定位技术：如相位差法、三角测量法等。
3. 机械定位技术：如机械传感器、互连导航系统等。
三、高精度定位技术的原理高精度定位技术是一种准确度高、精度高的定位技术，其原理是利用多种信号源、多种信号处理算法和多个设备互相辅助来实现定位。
目前，高精度定位技术主要依靠以下两种技术实现：1. 快速差分定位法：通过收集GPS卫星系统的无线电信号来实现高精度定位。
这种方法主要应用于农业、水文、地理服务等室外定位领域。
2. 双向时差定位法：通过收集行人或车辆等移动物体所发射的无线电信号和基站产生的信号之间的时差，来实现对这些移动物体的高精度定位。
这种方法主要应用于室内定位、智能手机和车载导航等领域。
四、高精度定位技术的应用1. 交通运输随着城市的快速发展和人们生活水平的提高，交通问题也逐渐成为人们关注的重点。
而在交通领域中，高精度定位技术的应用也越来越广泛。
比如，减少拥堵、智能化交通管理、增强城市规划等方面都可以依靠高精度定位技术来实现。
星敏感器标定方法的研究现状与发展趋势
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要 ：星 敏感 器 作为 …种 高精 度 的空 间姿 态 光学 敏感 器 ，在航天 领域得 到 了广 泛而 深入 的应 用 。随着 我闻航 火求
业的迅 猛发 展 ，提 出 了甚高姿 态 测量精 度 卫星 的研 制 ，其定位 装置 是通 过星敏 感 器 实现 的 由此对 ‘ 丁星敏 感器
标定 的要求 也越 来越 高 。本 文介 绍 了星敏 感器 的发 展现状 及其 标 定方法 ，柄 定方 法 也插地 ㈨ 定相 Ｊ 标定 主要通 过星 模拟 器等 对星 敏 感器 做标 定和 功 能榆洲 ，而 ： 定 则通过 卯 浊 ｆｒ殷 ． 施 轨 ． 『ｅ ｊ 有代 表性 的高ｊ 度 星敏 感器 地面 标 定的方 法和 殴备 ，摊 ¨符 ｛ｌ 法并 比较 优 ｝ ｉ ！ ｝ ’ ｆ Ｉ ｛ 方 址 ｝ ｊ 、 ｛４ １ 上、 Ｉ ， Ｊ 、 儿． ｉ… Ｊ ｆ
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第３ 卷 第４ ３ 期 ２ １年 ｌ 月 ００ ２
Hale Waihona Puke 长 春 Ｔ 大学 学报 （ 闩然科 学版 ）
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要 ：星 敏感 器 作为 …种 高精 度 的空 间姿 态 光学 敏感 器 ，在航天 领域得 到 了广 泛而 深入 的应 用 。随着 我闻航 火求
业的迅 猛发 展 ，提 出 了甚高姿 态 测量精 度 卫星 的研 制 ，其定位 装置 是通 过星敏 感 器 实现 的 由此对 ‘ 丁星敏 感器
标定 的要求 也越 来越 高 。本 文介 绍 了星敏 感器 的发 展现状 及其 标 定方法 ，柄 定方 法 也插地 ㈨ 定相 Ｊ 标定 主要通 过星 模拟 器等 对星 敏 感器 做标 定和 功 能榆洲 ，而 ： 定 则通过 卯 浊 ｆｒ殷 ． 施 轨 ． 『ｅ ｊ 有代 表性 的高ｊ 度 星敏 感器 地面 标 定的方 法和 殴备 ，摊 ¨符 ｛ｌ 法并 比较 优 ｝ ｉ ！ ｝ ’ ｆ Ｉ ｛ 方 址 ｝ ｊ 、 ｛４ １ 上、 Ｉ ， Ｊ 、 儿． ｉ… Ｊ ｆ
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第３ 卷 第４ ３ 期 ２ １年 ｌ 月 ００ ２
Hale Waihona Puke 长 春 Ｔ 大学 学报 （ 闩然科 学版 ）
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高精度GPS定位技术在测绘中的应用现状
高精度GPS定位技术在测绘中的应用现状随着科技的迅猛发展，高精度GPS定位技术已经在测绘领域得到广泛应用。
本文将介绍高精度GPS定位技术在测绘中的应用现状，并分析其在地图制作、地质勘探、导航定位等领域的优势和局限性。
一、高精度GPS定位技术的发展历程高精度GPS定位技术是利用全球卫星导航系统（GPS）进行地理位置测量的一种技术手段。
它的发展源于20世纪70年代的军事需求，但在20世纪90年代才逐渐被引入民用领域。
最初，GPS定位精度较低，限制了其在测绘领域的应用。
然而，随着卫星技术和导航接收器的不断改进，高精度GPS定位技术逐渐实现了亚米级的测量精度，为测绘工作提供了精确的地理数据。
二、高精度GPS定位技术在地图制作中的应用地图制作是测绘领域最常见的应用之一。
传统的地图制作过程需要进行大量的地理测量和数据采集，费时费力。
而高精度GPS定位技术可以大大简化这一过程。
通过GPS接收器，测绘人员可以准确记录地理点的经纬度信息，包括道路、河流、建筑物等。
这些数据可以直接用于地图制作，提高制图的精度和速度，并且大大降低了测绘成本。
三、高精度GPS定位技术在地质勘探中的应用地质勘探是测绘领域的另一个重要应用领域。
在过去，地质勘探需要依靠传统的地形测量和采样分析，工作量庞大且受局限。
而利用高精度GPS定位技术，地质勘探人员可以更准确地测量地质要素的位置和属性，例如地层的倾角、断裂线的走向等。
这些测量数据有助于准确评估地质风险，提高勘探工作的效率和安全性。
四、高精度GPS定位技术在导航定位中的应用随着智能手机和车载导航系统的普及，高精度GPS定位技术在导航定位中的应用日益广泛。
传统的导航系统主要依赖卫星定位，但定位精度有限。
而高精度GPS定位技术在导航定位中可以提供更精确的经纬度信息，并且快速更新位置数据。
这使得导航系统能够更准确地指导行车路线，避免交通拥堵和错误导航，提高导航的实用性和安全性。
然而，高精度GPS定位技术也存在一些局限性。
GPS微波探测技术的发展和应用
GPS微波探测技术的发展和应用引言GPS（全球卫星定位系统）是一个在地球上定位和时间同步的卫星导航系统。
随着GPS设备的普及，GPS技术已经深入人们的日常生活。
而GPS微波探测技术则是在GPS技术的基础上，开发出来的一项新技术。
本文将从历史发展、基础原理和应用场景三个方面，阐述GPS微波探测技术的发展和应用。
历史发展GPS微波探测技术是源自于雷达技术。
雷达技术在计算机科学中的应用也大大推进了GPS微波探测技术的发展。
上世纪60年代，GPS微波探测技术开始研究。
最初的应用是在气象领域，通过微波探测技术，实现了能够观测到地球大气层的探测能力。
而其后，GPS微波探测技术开始用于地球物理探测领域，如地壳运动、地球内部物质的扩散等方面。
随着技术日渐成熟，GPS微波探测技术被广泛的应用于农业、能源等行业领域。
基础原理GPS微波探测技术的基础原理是通过GPS天线接收到来自卫星的微波信号进行测距，并通过对距离差的计算，实现物体位置的确定。
由于GPS天线接收到的信号需要传输到计算机进行运算处理，因此需要在天线和计算机之间进行数据传输。
这个数据传输的链路是通过微波信号完成的。
通过微波信号的传输链路，实现了GPS微波探测技术的应用。
应用场景1. 气象领域GPS微波探测技术在气象领域应用广泛。
通过GPS微波探测技术，可以测定大气层的状态参数，并预测突发气象现象的发生。
而且，GPS微波探测技术还可以用于相应的决策建议，以便对自然灾害进行及时的处理。
2. 能源领域GPS微波探测技术可以应用于室外太阳能电池板的位置监测和定位。
在光伏电站中，太阳能电池板通常在地面上或建筑物上安装。
而通过GPS微波探测技术，可以反向推算太阳能电池板的位置，并帮助工程师确定太阳能电池板的装置位置，从而最大化太阳能电池板的效率。
3. 农业领域生产牛奶需要牛群健康饲养并按时喂养。
而GPS微波探测技术可以通过反射牛气体中的水汽，获取到牛的饲养状态，预测什么时候需要喂养和浇水。
简述物探测量定位技术的发展与应用
简述物探测量定位技术的发展与应用摘要：随着科技的不断发展，物探测量定位技术在许多领域中都得到了广泛的应用。
为了进一步提升其应用效果，更好地服务于人类社会的建设和发展。
本文将对物探测量定位技术的发展与应用展开探讨，其中主要分析了其在矿产资源勘探与开发、环境污染监测与治理、地质灾害预警与防控等领域的应用情况，仅供相关人员参考。
关键词：物探测量定位技术；发展；应用引言：物探测量定位技术是一种通过地球物理方法确定地球表面某一位置或某一物体的空间位置的技术。
它广泛应用于地质勘探、矿产资源开发、环境监测、考古、军事等领域。
通过测量和分析各种物理现象，推断出地下岩层的性质、形态和空间分布情况，或者确定某一位置或物体的空间位置。
如今，随着时代的不断发展，物探测量定位技术也得到了进一步完善和更新，其应用范围和效果也更好。
一、物探测量定位技术的发展（一）全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是一种基于卫星定位技术的导航系统，它可以在全球范围内实现高精度、高效率的定位和导航。
在物探测量领域，GPS技术的应用与发展经历了以下多个阶段：首先，早期探索。
在20世纪80年代，GPS技术逐渐得到广泛应用，但这个时期的GPS系统定位精度较低，信号稳定性也较差，因此，在物探测量领域的应用受到一定限制。
其次，成熟应用阶段。
随着GPS技术的不断发展和完善，20世纪90年代中期以后，GPS系统逐渐应用于物探测量领域。
这个时期的GPS系统定位精度得到了大幅提升，同时，各种数据处理软件和算法也不断涌现，使得GPS技术在物探测量领域的应用更加广泛。
最后，高精度应用阶段。
近年来，在高精度GPS技术的不断发展下，其在物探测量领域的应用也得到了进一步拓展。
目前，它能实现厘米级甚至毫米级的定位精度，为地质勘探、矿产资源开发等领域的精细工作提供了强有力的支持[1]。
（二）遥感技术遥感技术作为一种利用传感器对远距离目标进行探测和识别的技术，在物探测量领域的应用同样经历了多个阶段。
位置敏感探测器测量准确度的研究
位置敏感探测器测量准确度的研究杨淑连;宿元斌;何建廷;魏芹芹;盛翠霞;申晋【摘要】In order to study the effect of stray noise on measurement accuracy of a position sensitive detector ( PSD) , three kinds of the stray noise was described firstly .Then the mathematical model of measurement accuracy of PSD was built by using the method of variance analysis .The error of the system was analyzed .The results show the experimental data is consistent with the calculation data and the mathematical model is valid .%为了研究噪声光对位置敏感探测器测量准确度的影响，首先对3种噪声光进行了描述，然后运用方差分析法建立了位置敏感探测器测量准确度的数学模型，并对系统的误差进行了分析。
结果表明，实验数据和计算数据是一致的，此实验结果证明了该数学模型的正确性。
【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P830-834)【关键词】探测器;横向光电效应;背景光;测量准确度【作者】杨淑连;宿元斌;何建廷;魏芹芹;盛翠霞;申晋【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院，淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，淄博255049【正文语种】中文【中图分类】TL816+.5在自动化工业生产中，光电位置敏感探测器（position sensitive detector，PSD）被广泛用于和其它光源共存的环境中，在这样的环境中，PSD直接或间接地受到噪声光的影响，这些噪声光可能是来自各个表面的散射光和反射光等［1-3］。
二维四边形位置敏感探测器实验研究
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｏ ｎ ｔ ｗｏ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｑ ｕ ａ ｄ ｒ ｉ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｌ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｎｇ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
Ｚｈ ａ ｎｇ Ｍｉ ｎ ， Ｌｉ ａ ｎ ｇ Ｙａ ｎ ｂ ｉ ｎ ｇ
ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｍ ａ ｋ ｅ ｉ ｔ ａ ｗｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｓ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ａ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍ ｅ ｒ ｎ ｔ ｏ ｎ ａ ｏ ｐｔ ｉ ｃ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ Ａ８ ２ ３ ｗａ ｓ ｃ ｈｏ ｓ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑｕ ｉ ｓ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈｅ Ｄ ＯＳ
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室内定位技术的研究与应用
室内定位技术的研究与应用室内定位技术（Indoor Positioning System, IPS）是指通过利用无线通信、传感器、地理信息系统等技术手段，实现对室内空间中人员、物体和设备的准确定位和追踪。
相较于传统的GPS定位系统，室内定位技术在室内环境中定位一直是一项具有挑战性的任务。
然而，随着技术的不断发展，室内定位技术已经在多个领域得到了广泛的应用。
一、室内定位技术的发展和研究现状随着智能手机和物联网的快速普及，人们对于室内定位技术的需求也日益增长。
然而，由于受到室内信号衰减、多路径传播和复杂多变的环境等因素的影响，室内定位技术的研究面临着一系列的挑战。
目前，室内定位技术主要涵盖了无线通信、传感器技术和地理信息系统三个方面。
无线通信技术包括WiFi、蓝牙、红外、超宽带等，这些技术可以通过接收信号强度、时间差、角度等参数，利用多种算法进行准确的室内定位。
传感器技术主要包括加速度计、陀螺仪、磁力计等，通过感知设备的位置和运动状态来进行定位。
地理信息系统则借助地图和定位数据库的信息，结合定位技术进行位置推算。
在室内定位技术的研究上，一方面是对于定位算法的不断优化和改进。
目前常用的算法包括基于指纹、基于距离、基于角度和基于地图匹配等。
不同的算法适用于不同的定位场景和要求，而如何选择和调优算法则成为研究的重点。
另一方面，对于室内环境的特性进行建模和分析也是重要的研究内容。
室内环境的复杂性和变动性使得室内定位技术的应用受到一定限制。
因此，研究人员需要对于室内环境的信号分布、传播特性、多路径效应等进行深入的研究，以提高定位的准确性和鲁棒性。
二、室内定位技术的应用领域室内定位技术具有广阔的应用前景，涵盖了商业、健康、安全、物流等多个领域。
在商业领域，室内定位技术可以为商场、超市等提供导航服务，方便消费者快速找到目标位置。
此外，通过结合用户的位置信息和购买历史数据，可以精准营销和增加用户粘性，提升企业的运营效率和盈利能力。
位置敏感光电探测器
位置敏感光电探测器
霍震;唐诗才
【期刊名称】《半导体光电》
【年(卷),期】1998(19)1
【摘要】位置敏感光电探测器具有广泛的用途，介绍了器件的工作原理，输出信
号的位置表达式及各种不同几何图形、等效电路、位置线性度和清晰度等参数性能、存在的缺点，以及不同几何结构的器件性能比较。
【总页数】7页(P60-66)
【关键词】位置敏感;光电探测器;横向效应;线性度;清晰度
【作者】霍震;唐诗才
【作者单位】重庆邮电学院;重庆光电技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN389;TN382
【相关文献】
1.光电位置敏感探测器标定装置设计 [J], 吕爱民;薛长生;刘锦华;樊玉富
2.基于半导体横向光电效应的位置敏感探测器 [J], 黄梅珍;唐九耀;等
3.光电位置敏感探测器非线性误差校正方法研究 [J], 庞亚萍;武京治;周承仙
4.光电位置敏感探测器非线性误差校正方法研究 [J], 庞亚萍;武京治;周承仙
5.位置敏感日盲深紫外光电探测器 [J], 廖梅勇
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建筑物在外力作用下会发生各种复杂变形甚至导致建筑物本身受到 损害， 利用激光及 ＰＳＤ 构成的测量装置可以测量结构的多维变形［ １２］ 。ＰＳＤ 测距系统不但可以用于结构抗震实验研究， 测量固有频率和震动周期， 更 有 实 际 意 义 的 是 用 于 监 测 桥 梁 、高 层 建 筑 、塔 架 等 由 地 震 或 其 他 过 载 引起的变形和震动， 作为崩塌的报警装置， 测距可达 ３００ ｍ。
摘 要： 回顾了位置敏感探测器（ ＰＳＤ） 的发展史， 阐述了位置敏感探测器主要涉及的应
用领域， 对位置敏感探测器今后的发展和研究进Ｄ） ； 测量速度； 信号采集
中图分类号： ＴＮ３０３
文献标识码： Ａ
位 置 敏 感 探 测 器（ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ， ＰＳＤ） 的 工 作 机 理 是 半 导 体的横向光电效应， 它对入射光或入射粒子的位置敏感， 具有分辨率高、 响应速度快、信号处理简单等优点， 在检测位置的同时还能检测光强。随 着科学技术的快速发展， ＰＳＤ 应用的范围不断扩大， 研究也不断深入。在 精 密 尺 寸 测 量 、三 维 空 间 位 、高 能 物 理 等 技 术 领 域 及 兵 器 制 导 和 跟 踪 中 具有独到之处和广泛应用。我国的光电子技术与国际差距很小， 大力发 展光电子产业， 加快光电子技术研究开发， 对实现我国的光电子技术跨 越式发展， 推动社会经济发展快速稳定增长有积极作用。
日本松田公司和电气公司 １９９３ 年共同研制了一种使用 ＰＳＤ 的汽车 用激光雷达， 其目的是监视汽车前方和探测障碍物。如果以 １２０ ｍ／ｓ 以上 的速度探测前方车辆， 测量精度可以达到 ０．５ ｍ。此激光雷达通过扫描器 的扫描， 利用 ＰＳＤ 测 定 反 射 角 度 。 同 时 还 研 制 了 一 种 装 备 在 汽 车 上 的 ＰＳＤ 路面检测系统， 用于探测路面信息并将信息存储在磁盘［ １１］ 。 ２．３ 土木水利工程
ＰＳＤ 测试系统的进展主要表现在两个方面： 一是 ＰＳＤ 器件性能的提 高 ： 近 年 来 ＰＳＤ 的 研 究 已 有 进 展 ， 分 辨 率 大 大 提 高 ， 已 有 分 辨 率 高 达 ５ μｍ 的 ＰＳＤ 的研究报道， 线性度和稳定度也有改善。二是计算机技术及新 的信号处理技术的研究与应用： 利用微机或单片机可简化电路设计， 使 系 统 设 计 更 灵 活 ， 且 可 实 现 各 种 非 理 想 因 素（ 如 非 线 性） 的 补 偿 ， 这 样 可 以提高测量精度。高速信号处理器的应用使这种信号处理算法容易实 现， 信号采集速度提高， 可大大提高测量速度。
军事上用电子自动准直系统来调整地面导弹发射系统， 在导弹瞄准 中需要同时测量直线位移和角位移， 以消除高低角的扭转， 实用中由 ＰＳＤ 测距传感系统测量总体位移量， 由电子自动瞄准仪测量角位移， 结 合两者的解算出直线位移［ １４］ 。用类似方法也可以调整潜艇的导弹发射系 统。正在研发中的射击训练仪以二维 ＰＳＤ 为光电接收器件， 红外光源安 置在模拟靶中心， 接收透镜及 ＰＳＤ 固 定 在 模 拟 枪 杆 上 ， 练 习 者 瞄 准 的 状 态与 ＰＳＤ 接收到的光斑位置对应， 结果由计算机显示。 ２．５ 空间航空航天
２ ＰＳＤ 的应用领域
２．１ 工业检测 ＰＳＤ 在 工 业 检 测 中 主 要 用 于 工 件 的 位 移 测 量 、振 动 测 量 、尺 寸 测 量
和表面状态测量等。由于 ＰＳＤ 响应速度快、位置分辨率 高 ， 由 ＰＳＤ 构 成 的 测 距 仪 或 测 微 仪 可 以 适 用 于 高 速 在 线 检 测 ， 如 在 机 械 加 工 业 、橡 胶 制 品和造纸等行业可以先检测被加工物体的外形尺寸， 钢板、橡胶、纸张等 的 厚 度 及 平 整 度 等 ， 其 他 物 理 量 和 状 态 如 振 动 、偏 心 、间 隙 、冲 程 等 都 可 以由 ＰＳＤ 以各种具体应用方式实现测量［ ３－１０］ 。美国 ＭＴＩ 研制的 Ｍｉｃｒｏｔｒａｋ ７０００ 系列 ＰＳＤ 测距仪以半导体激光为光源， 根据被测物的表 面 反 射 的 情况设计了镜面反射型和漫反射型两种光学头， 分 辨 率 达 ０．００２ ５ μｍ～ ５．０８ μｍ， 广泛应用于工业自动化生产和微电 子 生 产 中 的 各 类 检 测 和 监 控， 如测量工件的长度、厚度、表面形貌、检测纸张的厚度、集成块引脚的 高度、ＰＣ 主板的厚度和弯曲、磁盘驱动器的偏转以及在食品及 饮 料 包 装 中检测填充高度等等。ＰＳＤ 光学测量系统还可以用来检测像巨型轮船推 进器那样的机械部件的对准状况。 ２．２ 汽车雷达避障
１ ＰＳＤ 的国内外发展状况
早在 １９３０ 年， Ｓｃｈｏｔｔｋｙ 将 Ｃｕ－ Ｃｕ２Ｏ 金属半导体结的 Ｃｕ２Ｏ 表面边缘的 Ａｕ 电极通过安培表短接于 Ｃｕ 层， 发现当用一束光照射 Ｃｕ２Ｏ 表面时， 外电 流随光入射位置与电极之间的距离的增加指数下降， 这是横向光电效应的 首次发现。直到 １９５７ 年 Ｗａｌｌｍａｒｋ 在圆形 Ｇｅ－ ｐ＋ｎ 结上重新发现了这个效 应， 发现当光斑在器件上移动时， ｎ 型层上两个相距 １ ｍｍ 的点电极之间的 电势差与光斑位移成比例， 他用载流子复合理论对此现象进行了解释， 并 提出可以利用此来检测光点位置， 此后才真正开始了对 ＰＳＤ 的研究。
品规格不多， 没有形成规模生产， 主要原因是国内对 ＰＳＤ 器件的了解和认 识不足， 产品性能还不够完善， 此外， 没有与之相配套的信号处理器供应以 及价格等因素也是制约其发展的重要原因。但近几年来随着 ＰＳＤ 发展迅 速， ＰＳＤ 的应用越来越广泛， 如在角度检测、长度测量、形貌测量等方面。近 年来我国对 ＰＳＤ 的研究报道也越来越多， 如中国计量科学研究院研制了 半导体激光自动测量仪， 哈尔滨科技大学袁峰报道了位置敏感器 ＰＳＤ 应 用系统设计， 袁雅珍报道了位置敏感器 ＰＳＤ 特性及其在三角测量中的应 用， 史建鹏报道了一种新型的位置敏感器 ＰＳＤ 检测元件等。
１９６０ 年 Ｌｕｃｏｖｕｓｋｙ 推导出描述横向光电效应的 Ｌｕｃｏｖｕｓｋｙ 方程， 从而 奠定了 ＰＳＤ 的理论基础。Ａｌｌｅｎ 等研究了用硅材料制作的圆形 ＰＳＤ 的特 性， Ｆｉｅｒｅｔ 等制作并研究了方形结构的 ＰＳＤ， 这个时期制作的 ＰＳＤ 被称为 Ｌｕｃｏｖｕｓｋｙ 型 ＰＳＤ， 其特点是电极设计为点状， 使用时不加偏置， 灵敏度、响 应速度和线性度等都比较差。２０ 世纪 ７０ 年代， 为了提高 ＰＳＤ 的性能， 设计 了四横向结构 ＰＳＤ， 电极设计成条形， 使用时加反向偏压， 各项性能指标均 得到提高， 具有暗流小、易于加反偏的优点， 但由于四条电极设置在同一 面， 电极间相互影响， 非线性仍然较大。ＵＤＴ 开发出了这种结构的产品， 用 于探测可见光， 红外以及高能射线的一维和二维 ＰＳＤ， 主要用于高能物理 实验和测距。许多作者也研究了背景、偏置和负载等对 ＰＳＤ 性能的影响。 为了提高线性度， 后来开发了双面结构 ＰＳＤ， 该结构将收集 ｘ 和 ｙ 方向位 置信息的电极分别设在 ｐ＋ｎ 结的两面， 这样避免了电极间的相互影响， 线 性度提高， 但这种结构存在暗流较大， 不便于加反向偏压。Ｗｏｌｔｒｉｎｇ 分析了 几种二维方形 ＰＳＤ 的解析解。Ｎｏｏｒｌａｇ 用硅平面制作工艺制作了非线 性 ０．５％的双面结构 ＰＳＤ， 使 ＰＳＤ 制作工艺有了突破。其后， Ｇｅａｒ 设计出了枕 形结构的 ＰＳＤ， 这种结构虽有良好的线性度， 但是有效使用面积较小。ＰＳＤ 器 件 自 ２０ 世 纪 ７０ 年 代 研 制 成 功 后 ， １９８５ 年 前 后 日 本 和 美 国 相 继 应 用 ＰＳＤ 研制了各种仪器和装置， 如激光测试微仪等。由于位置敏感探测器器 件 具 有 体 积 小 、灵 敏 度 高 、线 性 范 围 大 、噪 声 低 、分 辨 率 高 、光 谱 响 应 范 围 大、响应速度快、价格低及应用电路简单等优点， 所以广泛用于光电位置测 量、光学遥控、位移和振动的检测和监控、激光准直、方向探测、光学边界判 别、医用器械、形位误差测量、三维位置测量系统以及机器人视觉等方面。
由于 ＰＳＤ 可同时测量位置和入射能量， 使 ＰＳＤ 在高能物理中有独特 的用途。ＰＳＤ 是宇宙射线谱仪的核心组成部分， 用于测量宇宙射线及太阳 射线中的粒子和同位素［ １６－１７］ 。在 ＧＥＯＴＡＬＥ 卫星计划中， 进行的高能粒子 实验目的是测量太空中的重离子成分， 卫星上的粒子望远镜鉴别粒子质 量， 粒子望远镜包括大面积二维 ＰＳＤ 和 Ｌｉ－ ｄｒｉｆｔｅｄ 探测器， 从 ＰＳＤ 输出的 信号经电荷敏感放大器（ ＣＳＡ） ， ＣＳＡ 形成的脉冲反馈到主脉冲形状放大器 （ ＰＳＡ） ， ＰＳＡ 的输出信号送 Ａ／Ｄ 转换器。日本滨松公司开发的二维微弱光 探测器［ １８］ 主要由 ３ 块微通道板和二维 ＰＳＤ 组成， 用于捕捉一个一个光子， 当光子入射探测器在光电阴极转变成电子， 聚焦在微通道板输入面， 再入 射到 ＰＳＤ 上， 由 ＰＳＤ 的输出信号经位置分析仪确定其位置， 系统具有增益 高、响应时间快的特点。将二维微弱光探测器、帧记忆存储器以及监视器等 组合起来（ 称 ＰＬＡＳ 仪器系统） 可用于微弱光二维图像测量。 ２．７ 机器人技术
三 峡 大 坝 、清 江 大 坝 、水 口 大 坝 等 重 点 工 程 建 设 中 已 不 再 使 用 多 船
１８３
庞亚萍 位置敏感探测器的发展状况及应用研究
本刊 Ｅ－ ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ 综 述
闸式过坝方案， 而是采用过坝式垂直升船机方案， 将使用超过百米长的 承船箱， 重达万吨的承船箱以 ２ ｍ／ｓ 的速度整体升降， 技术难点是箱体表 面的水平测量， 要求箱体表面 ４ 个端角的水平高度差小于 １００ ｍｍ， 否 则 承 船 箱 有 可 能 覆 灭 。采 用 安 装 在 具 有 自 垂 直 的 陀 螺 结 构 上 的 激 光 扫 平 系 统和 ３ 组 ＰＳＤ 组件， 成功地把水平高度差控制在 ４ ｍｍ［ １３］ 。 ２．４ 军事
科技情报开发与经济
摘 要： 回顾了位置敏感探测器（ ＰＳＤ） 的发展史， 阐述了位置敏感探测器主要涉及的应
用领域， 对位置敏感探测器今后的发展和研究进Ｄ） ； 测量速度； 信号采集
中图分类号： ＴＮ３０３
文献标识码： Ａ
位 置 敏 感 探 测 器（ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ， ＰＳＤ） 的 工 作 机 理 是 半 导 体的横向光电效应， 它对入射光或入射粒子的位置敏感， 具有分辨率高、 响应速度快、信号处理简单等优点， 在检测位置的同时还能检测光强。随 着科学技术的快速发展， ＰＳＤ 应用的范围不断扩大， 研究也不断深入。在 精 密 尺 寸 测 量 、三 维 空 间 位 、高 能 物 理 等 技 术 领 域 及 兵 器 制 导 和 跟 踪 中 具有独到之处和广泛应用。我国的光电子技术与国际差距很小， 大力发 展光电子产业， 加快光电子技术研究开发， 对实现我国的光电子技术跨 越式发展， 推动社会经济发展快速稳定增长有积极作用。
日本松田公司和电气公司 １９９３ 年共同研制了一种使用 ＰＳＤ 的汽车 用激光雷达， 其目的是监视汽车前方和探测障碍物。如果以 １２０ ｍ／ｓ 以上 的速度探测前方车辆， 测量精度可以达到 ０．５ ｍ。此激光雷达通过扫描器 的扫描， 利用 ＰＳＤ 测 定 反 射 角 度 。 同 时 还 研 制 了 一 种 装 备 在 汽 车 上 的 ＰＳＤ 路面检测系统， 用于探测路面信息并将信息存储在磁盘［ １１］ 。 ２．３ 土木水利工程
ＰＳＤ 测试系统的进展主要表现在两个方面： 一是 ＰＳＤ 器件性能的提 高 ： 近 年 来 ＰＳＤ 的 研 究 已 有 进 展 ， 分 辨 率 大 大 提 高 ， 已 有 分 辨 率 高 达 ５ μｍ 的 ＰＳＤ 的研究报道， 线性度和稳定度也有改善。二是计算机技术及新 的信号处理技术的研究与应用： 利用微机或单片机可简化电路设计， 使 系 统 设 计 更 灵 活 ， 且 可 实 现 各 种 非 理 想 因 素（ 如 非 线 性） 的 补 偿 ， 这 样 可 以提高测量精度。高速信号处理器的应用使这种信号处理算法容易实 现， 信号采集速度提高， 可大大提高测量速度。
军事上用电子自动准直系统来调整地面导弹发射系统， 在导弹瞄准 中需要同时测量直线位移和角位移， 以消除高低角的扭转， 实用中由 ＰＳＤ 测距传感系统测量总体位移量， 由电子自动瞄准仪测量角位移， 结 合两者的解算出直线位移［ １４］ 。用类似方法也可以调整潜艇的导弹发射系 统。正在研发中的射击训练仪以二维 ＰＳＤ 为光电接收器件， 红外光源安 置在模拟靶中心， 接收透镜及 ＰＳＤ 固 定 在 模 拟 枪 杆 上 ， 练 习 者 瞄 准 的 状 态与 ＰＳＤ 接收到的光斑位置对应， 结果由计算机显示。 ２．５ 空间航空航天
２ ＰＳＤ 的应用领域
２．１ 工业检测 ＰＳＤ 在 工 业 检 测 中 主 要 用 于 工 件 的 位 移 测 量 、振 动 测 量 、尺 寸 测 量
和表面状态测量等。由于 ＰＳＤ 响应速度快、位置分辨率 高 ， 由 ＰＳＤ 构 成 的 测 距 仪 或 测 微 仪 可 以 适 用 于 高 速 在 线 检 测 ， 如 在 机 械 加 工 业 、橡 胶 制 品和造纸等行业可以先检测被加工物体的外形尺寸， 钢板、橡胶、纸张等 的 厚 度 及 平 整 度 等 ， 其 他 物 理 量 和 状 态 如 振 动 、偏 心 、间 隙 、冲 程 等 都 可 以由 ＰＳＤ 以各种具体应用方式实现测量［ ３－１０］ 。美国 ＭＴＩ 研制的 Ｍｉｃｒｏｔｒａｋ ７０００ 系列 ＰＳＤ 测距仪以半导体激光为光源， 根据被测物的表 面 反 射 的 情况设计了镜面反射型和漫反射型两种光学头， 分 辨 率 达 ０．００２ ５ μｍ～ ５．０８ μｍ， 广泛应用于工业自动化生产和微电 子 生 产 中 的 各 类 检 测 和 监 控， 如测量工件的长度、厚度、表面形貌、检测纸张的厚度、集成块引脚的 高度、ＰＣ 主板的厚度和弯曲、磁盘驱动器的偏转以及在食品及 饮 料 包 装 中检测填充高度等等。ＰＳＤ 光学测量系统还可以用来检测像巨型轮船推 进器那样的机械部件的对准状况。 ２．２ 汽车雷达避障
１ ＰＳＤ 的国内外发展状况
早在 １９３０ 年， Ｓｃｈｏｔｔｋｙ 将 Ｃｕ－ Ｃｕ２Ｏ 金属半导体结的 Ｃｕ２Ｏ 表面边缘的 Ａｕ 电极通过安培表短接于 Ｃｕ 层， 发现当用一束光照射 Ｃｕ２Ｏ 表面时， 外电 流随光入射位置与电极之间的距离的增加指数下降， 这是横向光电效应的 首次发现。直到 １９５７ 年 Ｗａｌｌｍａｒｋ 在圆形 Ｇｅ－ ｐ＋ｎ 结上重新发现了这个效 应， 发现当光斑在器件上移动时， ｎ 型层上两个相距 １ ｍｍ 的点电极之间的 电势差与光斑位移成比例， 他用载流子复合理论对此现象进行了解释， 并 提出可以利用此来检测光点位置， 此后才真正开始了对 ＰＳＤ 的研究。
品规格不多， 没有形成规模生产， 主要原因是国内对 ＰＳＤ 器件的了解和认 识不足， 产品性能还不够完善， 此外， 没有与之相配套的信号处理器供应以 及价格等因素也是制约其发展的重要原因。但近几年来随着 ＰＳＤ 发展迅 速， ＰＳＤ 的应用越来越广泛， 如在角度检测、长度测量、形貌测量等方面。近 年来我国对 ＰＳＤ 的研究报道也越来越多， 如中国计量科学研究院研制了 半导体激光自动测量仪， 哈尔滨科技大学袁峰报道了位置敏感器 ＰＳＤ 应 用系统设计， 袁雅珍报道了位置敏感器 ＰＳＤ 特性及其在三角测量中的应 用， 史建鹏报道了一种新型的位置敏感器 ＰＳＤ 检测元件等。
１９６０ 年 Ｌｕｃｏｖｕｓｋｙ 推导出描述横向光电效应的 Ｌｕｃｏｖｕｓｋｙ 方程， 从而 奠定了 ＰＳＤ 的理论基础。Ａｌｌｅｎ 等研究了用硅材料制作的圆形 ＰＳＤ 的特 性， Ｆｉｅｒｅｔ 等制作并研究了方形结构的 ＰＳＤ， 这个时期制作的 ＰＳＤ 被称为 Ｌｕｃｏｖｕｓｋｙ 型 ＰＳＤ， 其特点是电极设计为点状， 使用时不加偏置， 灵敏度、响 应速度和线性度等都比较差。２０ 世纪 ７０ 年代， 为了提高 ＰＳＤ 的性能， 设计 了四横向结构 ＰＳＤ， 电极设计成条形， 使用时加反向偏压， 各项性能指标均 得到提高， 具有暗流小、易于加反偏的优点， 但由于四条电极设置在同一 面， 电极间相互影响， 非线性仍然较大。ＵＤＴ 开发出了这种结构的产品， 用 于探测可见光， 红外以及高能射线的一维和二维 ＰＳＤ， 主要用于高能物理 实验和测距。许多作者也研究了背景、偏置和负载等对 ＰＳＤ 性能的影响。 为了提高线性度， 后来开发了双面结构 ＰＳＤ， 该结构将收集 ｘ 和 ｙ 方向位 置信息的电极分别设在 ｐ＋ｎ 结的两面， 这样避免了电极间的相互影响， 线 性度提高， 但这种结构存在暗流较大， 不便于加反向偏压。Ｗｏｌｔｒｉｎｇ 分析了 几种二维方形 ＰＳＤ 的解析解。Ｎｏｏｒｌａｇ 用硅平面制作工艺制作了非线 性 ０．５％的双面结构 ＰＳＤ， 使 ＰＳＤ 制作工艺有了突破。其后， Ｇｅａｒ 设计出了枕 形结构的 ＰＳＤ， 这种结构虽有良好的线性度， 但是有效使用面积较小。ＰＳＤ 器 件 自 ２０ 世 纪 ７０ 年 代 研 制 成 功 后 ， １９８５ 年 前 后 日 本 和 美 国 相 继 应 用 ＰＳＤ 研制了各种仪器和装置， 如激光测试微仪等。由于位置敏感探测器器 件 具 有 体 积 小 、灵 敏 度 高 、线 性 范 围 大 、噪 声 低 、分 辨 率 高 、光 谱 响 应 范 围 大、响应速度快、价格低及应用电路简单等优点， 所以广泛用于光电位置测 量、光学遥控、位移和振动的检测和监控、激光准直、方向探测、光学边界判 别、医用器械、形位误差测量、三维位置测量系统以及机器人视觉等方面。
由于 ＰＳＤ 可同时测量位置和入射能量， 使 ＰＳＤ 在高能物理中有独特 的用途。ＰＳＤ 是宇宙射线谱仪的核心组成部分， 用于测量宇宙射线及太阳 射线中的粒子和同位素［ １６－１７］ 。在 ＧＥＯＴＡＬＥ 卫星计划中， 进行的高能粒子 实验目的是测量太空中的重离子成分， 卫星上的粒子望远镜鉴别粒子质 量， 粒子望远镜包括大面积二维 ＰＳＤ 和 Ｌｉ－ ｄｒｉｆｔｅｄ 探测器， 从 ＰＳＤ 输出的 信号经电荷敏感放大器（ ＣＳＡ） ， ＣＳＡ 形成的脉冲反馈到主脉冲形状放大器 （ ＰＳＡ） ， ＰＳＡ 的输出信号送 Ａ／Ｄ 转换器。日本滨松公司开发的二维微弱光 探测器［ １８］ 主要由 ３ 块微通道板和二维 ＰＳＤ 组成， 用于捕捉一个一个光子， 当光子入射探测器在光电阴极转变成电子， 聚焦在微通道板输入面， 再入 射到 ＰＳＤ 上， 由 ＰＳＤ 的输出信号经位置分析仪确定其位置， 系统具有增益 高、响应时间快的特点。将二维微弱光探测器、帧记忆存储器以及监视器等 组合起来（ 称 ＰＬＡＳ 仪器系统） 可用于微弱光二维图像测量。 ２．７ 机器人技术
三 峡 大 坝 、清 江 大 坝 、水 口 大 坝 等 重 点 工 程 建 设 中 已 不 再 使 用 多 船
１８３
庞亚萍 位置敏感探测器的发展状况及应用研究
本刊 Ｅ－ ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ 综 述
闸式过坝方案， 而是采用过坝式垂直升船机方案， 将使用超过百米长的 承船箱， 重达万吨的承船箱以 ２ ｍ／ｓ 的速度整体升降， 技术难点是箱体表 面的水平测量， 要求箱体表面 ４ 个端角的水平高度差小于 １００ ｍｍ， 否 则 承 船 箱 有 可 能 覆 灭 。采 用 安 装 在 具 有 自 垂 直 的 陀 螺 结 构 上 的 激 光 扫 平 系 统和 ３ 组 ＰＳＤ 组件， 成功地把水平高度差控制在 ４ ｍｍ［ １３］ 。 ２．４ 军事
科技情报开发与经济