关于位置传感器（PSD）的一些常见问题

2021-08-28 12:11:24, 瑜良/杰哥/赵Q 滨松光子学商贸（中国）有限公司

在此前刚刚举办的“以光为志，笃行致远 · 第二届滨松中国光技术网络交流会”中，我们分享了很多光电原理技术、应用技术，以及应用市场的干货（部分视频回放戳这里）。期间收到了一位热心参会小伙伴的提问：

虽迟但到，网络会中没有覆盖到的内容，小编这就来给大家再“加一餐”啦~

今天主要会给大家分享一些在滨松日常技术支持中，工程师们收到的关于PSD比较典型的24个问题。如果其中没能涉及到大家关心的内容，也欢迎在留言区给我们留言。这个Q&A系列也会在未来不断更新，长按识别文末的二维码，就可以实时看到此后的更新啦！话不多说，嘿喂够~

Q1：PSD位置分辨率由什么决定？

各个产品的位置分辨率不同，具体数据可以查看对应样本。位置分辨率与光亮度、电极间阻抗和阻抗长度相关。

Q2：电极间阻抗对PSD有什么影响？

阻抗越大位置分辨率越高。但是饱和电流变低，更容易饱和。响应速度也会降低。

Q3：电极间阻抗是如何影响分辨率的？

位置分辨率定义为"噪声电流/信号光电流×阻抗长度"。电极间阻抗越大，噪声电流越小，分辨率越高。

Q4：阻抗长度是如何影响分辨率的？

位置分辨率定义为"噪声电流/信号光电流×阻抗长度"。因此，阻抗长度越小，位置分辨率越好。

Q5：入射光亮度如何影响分辨率的？

位置分辨率定义为"噪声电流/信号光电流×阻抗长度"。信号光电流与入射光亮度成正比，因此入射光亮度越大，位置分辨率越好。入射光亮度过高会引起饱和，因此入射光亮度必须设定在PSD不会饱和的范围内。

Q6：PSD可以用于脉冲激光的位置测量吗？

可以用于脉冲激光测量，但是输出结果会受到脉冲光的波动影响，也就是说如果每个脉冲光的不一致性会影响输出结果的稳定性。

Q7：PSD的采样速率最多可以达到多少？

对于连续光而言，采样速率一般要低于PSD响应速度的1/3（0.35/tr），位置才能被准确测量；对于脉冲光则取决于脉冲的稳定性。

Q8：什么样的光源，光斑点移动速度能够使PSD定位更准？

一般连续光源，光斑点在目标位置能够停留PSD要求的响应时间，移动频率小于三倍的PSD响应频率可以使PSD定位更准。

Q9：脉冲光光斑照射PSD，是否影响定位精度？

脉冲光的情况下，输出可能会随着光脉冲波动。实际上，很难说哪一种水平是稳定的，所以需要根据实际条件确定。在ps/fs脉冲下，可以认为对于PSD来说几乎是直流光。

Q10：PSD是否能够用于工业级温度（-40~85℃）探测？

PSD是一种阻抗器件，温度过高或过低时会使PSD的阻抗产生变化，影响测量精度或导致测量失效。目前滨松的PSD主要温度工作区间为-10℃~60℃，无法满足工业级检测标准。如果客户需要进行工业级温度检测，可以外置温控系统（TEC）。

Q11：PSD探测误差及如何消除？

由PSD得到的位置实际上为入射光斑的重心，主要由光斑的尺寸、形状、光功率等因素决定。但是，实测位置与实际光斑位置通常存在一个误差，这个误差也被称为PSD的探测误差，探测误差时PSD的一个重要参数。针对1D PSD来说，PSD的探测误差与待测光斑位置到PSD中心位置基本上为线性关系，可以通过先进行线性拟合标定的方式进行PSD探测误差的消除。

Q12：进行1D PSD选型时，是否是长度越长越好？

1D PSD随着PSD长度的增长，边缘探测误差也在逐渐的增大，而且随着PSD长度的增加，器件成本也在增加。所以选型时，并不是长度越长越好，而是需要评估待探测的位移，选择合适长度的PSD。

Q13：PSD的位置分辨率？

PSD的位置分辨率定义为PSD上可探测到的最小光斑位移量，PSD的位置分辨率代表了PSD可探测的最小相对位移。位置分辨率代表的是相对值，即两次测量之间可以分辨的最小差值。

Q14：PSD推荐的入射光？

PSD探测出的是光斑的重心，但是光斑在移动过程中有形变也会对测量结果造成影响，入射光路需要为准直光。另外，需要光斑大小大于200 μm。

Q15：PSD使用时需要注意的入射光位置？

SD在整个光敏面区域都可以探测到入射光，但是需要注意的是，PSD探测到的是入射光的重心，如果光斑比较大，而且入射光靠近PSD边缘，那么一部分入射光已经照到PSD的外部，此时的位置检测就已经失效。

Q16：PSD可探测的最小光功率？

PSD可探测的最小光功率主要受PSD本身的噪声和后端电路噪声影响。单从PSD本身来说，主要需要考虑PSD的电流噪声影响，信号强度需要>3倍电流噪声。

Q17：PSD的饱和光功率影响因素？

PSD的饱和光功率主要受电极间阻抗和反偏电压的影响。减少PSD输入饱和主要可以从以下几个方面去考虑：PSD增加光学滤光片减少背景光、尽量使用小光敏面PSD、增加反偏电压、减小电极间阻抗、增大入射光斑大小。

Q18：PSD信号处理电路应该使用哪种电源？

对于C3683-02和C5923，推荐使用输出电压为Vout=±15V、输出电流为Iout>100mA的电源。同时其纹波电压为±3mVp-p或者更低来抑制电源噪声。建议的电源：1、 G1W-15(Cosel)；2、 PW18-3AD(TEXIO) ；3、 NND15-1515(TDK-Lambda) 对于C9068和C9069来说，使用配备的AC适配器。

Q19：无法将PSD连接到PSD信号处理电路上，有什么建议？

PSD信号处理电路为了外接PSD，预留了通孔，在PSD终端和通孔端通过焊接或者连接屏蔽线进行安装。使用屏蔽线来降低噪声的影响。

Q20：PSD信号处理电路是否能用到双象限或四象限光电二极管？

PSD信号处理电路和以下多象元光电二极管兼容。C9069只有在光照射到四象限传感器所有的四个象限上，才有效。