CN112444199A - 基于双psd的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法 - Google Patents

基于双psd的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法 Download PDF

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CN112444199A CN201910803130.1A CN201910803130A CN112444199A CN 112444199 A CN112444199 A CN 112444199A CN 201910803130 A CN201910803130 A CN 201910803130A CN 112444199 A CN112444199 A CN 112444199A
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刘文喜
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Abstract

本申请公开了一种基于双PSD的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法，采用两个PSD位置敏感检测器分别进行激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号的采集和干扰光电流信号的采集，利用第一减法电路对干扰光电流信号进行抵消，再通过加法电路和第二减法电路进行加减法运算，达到了对激光电流信号降噪的目的，不受窄带滤光片的波长通带限制，解决了现有的为了滤除环境干扰光带来的噪声电流，在PSD位置敏感检测器的感光面贴一片窄带滤光片，将激光波长以外的干扰光屏蔽掉，当干扰光源与激光相近时，无法对其进行屏蔽，导致干扰光源引起的噪声电流无法滤除，无法提高测量精度的技术问题。

Description

基于双PSD的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法
技术领域
本申请涉及光学信号处理技术领域，特别涉及一种基于双PSD的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法。
背景技术
PSD(Position Sensitive Detectors)位置敏感检测器是一种可以照射在感光面上的光斑重心位置进行连续测量的传感器，当入射光斑落在器件感光面的不同位置时，PSD位置敏感检测器将对应输出不同的电流信号，通过对输出的电流信号进行处理，可确定入射光斑在PSD的位置。
入射光斑在PSD的位置可以依据公式
Figure BDA0002182887110000011
计算得到,公式中Ix1、Ix2分别为PSD位置敏感检测器输出的两路电流信号，x为光斑重心距离PSD位置敏感检测器中心点的位置，Lx为PSD位置敏感检测器感光面长度。硬件加减法的电路构成比较简单,而且器件成本较低,而硬件除法所需的器件成本比较高,所以一般情况下都会选择把Ix2-Ix1和Ix1+Ix2用硬件电路计算出来，最后再用软件计算除法，现有的加减法电路框图如图1所示。
由于PSD的感应光波长范围通常在320nm～1100nm，包含可见光和不可见光，而在实际应用中会有环境干扰光如太阳光、日光灯光等各种频率的光照射到PSD上，产生噪声电流，对PSD测量精度产生影响。际应用中一般使用TTL调制激光作为PSD的光源，现有的PSD传感信号采集方案的原理框图如图2所示，在干扰光打在PSD上时，PSD上的电流信号将是TTL调制激光和环境干扰光的电流信号的叠加，而由于环境干扰光是随机出现的，叠加后会导致计算结果出现偏差，降低了信号的测量精度。
目前，为了滤除环境干扰光带来的噪声电流，现有的做法是在PSD位置敏感检测器的感光面贴一片窄带滤光片，将激光波长以外的干扰光屏蔽掉，但是这种方式由于滤光片的波长通带不能无限收窄，当干扰光源与激光相近时，无法对其进行屏蔽，导致干扰光源引起的噪声电流无法滤除，无法提高测量精度。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于双PSD的信号处理装置、光斑重心检测装置和方法，用于解决现有的为了滤除环境干扰光带来的噪声电流，在PSD位置敏感检测器的感光面贴一片窄带滤光片，将激光波长以外的干扰光屏蔽掉，当干扰光源与激光相近时，无法对其进行屏蔽，导致干扰光源引起的噪声电流无法滤除，无法提高测量精度的技术问题。
本申请第一方面提供了一种基于双PSD的信号处理装置，包括：第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器、第一减法电路、第二减法电路和加法电路；
所述第一PSD位置敏感检测器用于接收TTL激光和干扰光；
所述第二PSD位置敏感检测器用于接收所述干扰光；
所述第一PSD位置敏感检测器与所述第二PSD位置敏感检测器相邻设置；
所述第一减法电路与所述第一PSD位置敏感检测器、所述第二PSD位置敏感检测器电连接，用于将所述第一PSD位置敏感检测器产生的两路TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号分别与所述第二PSD位置敏感检测器产生的两路干扰光电流信号做减法运算，得到两路去干扰电流信号；
所述加法电路和所述第二减法电路均与所述第一减法电路电连接，用于分别对所述第一减法电路输出的所述两路去干扰电流信号进行加法运算和减法运算。
可选的，还包括I/V转换与信号放大电路；
所述I/V转换与信号放大电路的输入端连接所述第一PSD位置敏感检测器的输出端和所述第二PSD位置敏感检测器的输出端；
所述I/V转换与信号放大电路的输出端连接所述第一减法电路的输入端。
本申请第二方面提供了一种光斑重心检测装置，包括第一方面所述的基于双PSD的信号处理装置，还包括：同步触发单元、模数转换器、微控制器和上位机；
所述基于双PSD的信号处理装置的加法电路输出端与所述同步触发单元的输入端电连接；
所述基于双PSD的信号处理装置的加法电路输出端、第二减法电路输出端均与所述模数转换器的输入端电连接；
所述同步触发单元的输出端、所述模数转换器的输出端与所述微控制器电连接；
所述微控制器还与所述上位机电连接。
可选地，所述同步触发单元包括依次电连接的隔离缓冲单元、衰减单元、直流偏置单元和比较单元；
所述隔离缓冲单元与所述加法电路电连接；
所述比较单元与所述微控制器电连接。
本申请第三方面提供了一种光斑重心检测装置，包括第一方面中所述的基于双PSD的信号处理装置，还包括：峰峰值检测电路、模数转换器和微控制器；
所述峰峰值检测电路的输入端与所述加法电路的输出端、所述第二减法电路的输出端电连接；
所述峰峰值检测电路的输出端与所述模数转换器的输入端电连接；
所述模数转换器的输出端与所述微控制器电连接。
可选地，所述峰峰值检测电路包括：采样保持器、脉冲发生器和第三减法电路；
所述脉冲发生器与所述采样保持器电连接；
所述采样保持器与所述减法电路电连接。
本申请第四方面提供了一种光斑重心检测方法，在第二方面所述的光斑中心获取装置中执行，包括：
对第一PSD位置敏感检测器输出的两路含有TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号、第二PSD位置敏感检测器输出的两路干扰光电流信号进行预处理，所述预处理包括依次执行的I/V转换与信号放大、第一减法运算、加法运算和第二减法运算；
生成与所述加法运算得到的第一信号同频同相的同步触发信号；
基于所述同步触发信号判断所述第一信号的信号频率是否正确，若是，则根据预置采样周期对所述第一信号和第二减法运算产生的第二信号进行连续ADC采样，得到采样信号；
计算所述采样信号的峰峰值；
基于所述采样信号的峰峰值，根据光斑重心位置计算公式计算光斑重心位置，所述光斑重心位置计算公式为：
Figure BDA0002182887110000041
其中，Ix1、Ix2分别为PSD位置敏感检测器输出的两路电流信号，x为光斑重心距离PSD位置敏感检测器中心点的位置，Lx为PSD位置敏感检测器感光面长度。
本申请第五方面提供了一种光斑重心检测设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第四方面所述的光斑重心检测方法。
本申请第六方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第四方面所述的光斑重心检测方法。
本申请第七方面提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行第四方面所述的光斑重心检测方法。
从以上技术方案可以看出，本申请提供的基于PSD的信号峰峰值获取装置具有以下优点：
本申请提供的基于双PSD的信号处理装置，包括：第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器、第一减法电路、第二减法电路和加法电路；第一PSD位置敏感检测器用于接收TTL激光和干扰光；第二PSD位置敏感检测器用于接收所述干扰光；第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器相邻设置；第一减法电路与第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器电连接，用于将第一PSD位置敏感检测器产生的两路TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号分别与第二PSD位置敏感检测器产生的两路干扰光电流信号做减法运算，得到两路去干扰电流信号；加法电路和第二减法电路均与第一减法电路电连接，用于分别对第一减法电路输出的两路去干扰电流信号进行加法运算和减法运算。
本申请提供的基于双PSD的信号处理装置，采用两个PSD位置敏感检测器分别进行激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号的采集和干扰光电流信号的采集，利用第一减法电路对干扰光电流信号进行抵消，再通过加法电路和第二减法电路进行加减法运算，达到了对激光电流信号降噪的目的，不受窄带滤光片的波长通带限制，解决了现有的为了滤除环境干扰光带来的噪声电流，在PSD位置敏感检测器的感光面贴一片窄带滤光片，将激光波长以外的干扰光屏蔽掉，当干扰光源与激光相近时，无法对其进行屏蔽，导致干扰光源引起的噪声电流无法滤除，无法提高测量精度的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有的加减法电路框图；
图2为现有的PSD传感信号采集方案的原理框图；
图3为本申请实施例中的双PSD的光信号采集示意图；
图4为本申请实施例中提供的一种基于双PSD的信号处理装置的原理框图；
图5为本申请实施例中提供的一种光斑重心检测装置的原理框图；
图6为本图5中的同步触发单元原理框图；
图7为本申请实施例中提供的另一种光斑重心检测装置的原理框图；
图8为图7中的峰峰值检测电路的结构原理图；
图9为本申请实施例中提供的一种光斑重心检测方法的流程示意图；
图10为本申请书实施例中的微控制器的软件控制流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图3和图4，本申请实施例中提供的一种基于双PSD的信号处理装置实施例，包括：第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器、第一减法电路、第二减法电路和加法电路；
第一PSD位置敏感检测器用于接收TTL激光和干扰光；
第二PSD位置敏感检测器用于接收所述干扰光；
第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器相邻设置；
第一减法电路与第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器电连接，用于将第一PSD位置敏感检测器产生的两路TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号分别与第二PSD位置敏感检测器产生的两路干扰光电流信号做减法运算，得到两路去干扰电流信号；
加法电路和所述第二减法电路均与第一减法电路电连接，用于分别对第一减法电路输出的所述两路去干扰电流信号进行加法运算和减法运算。
需要说明的是，当TTL调制激光打在PSD上时，得出的调制激光电流信号为Ix1和Ix2，干扰光打在PSD上时得出的干扰光电流信号为Iy1、Iy2。实际上，当激光与干扰光同时照射到PSD上时，PSD的输出电流就会是两者的叠加，即Ix1+Iy1、Ix2+Iy2，此时，计算打在PSD上的光斑重心的位置的公式将由
Figure BDA0002182887110000061
变成
Figure BDA0002182887110000062
因此，干扰光的电流信号的出现，与激光信号电流信号叠加之后，将导致计算结果出现偏差，影响测量精度。如图3和图4所示，本申请实施例中，将第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器纵向相邻贴近放置，其中第一PSD接收激光与干扰光，第二PSD接收干扰光，做辅助降噪作用，由于两个PSD位置敏感检测器是相邻贴近放置的，干扰光对两个PSD位置敏感检测器的影响效果是一致的，则第一PSD位置敏感检测器的输出为Ix1+Iy1、Ix2+Iy2，第二PSD位置敏感检测器的输出为Iy1、Iy2。则当这两个PSD位置敏感检测器的x1信号输入第一减法电路时，第一减法电路得出的结果为：Ix1+Iy1-Iy1＝Ix1；两个x2信号输入第一减法器同理，得出的结果为：Ix2+Iy2-Iy2＝Ix2。再拿这两个信号通过加法电路、第二减法电路进行加减法运算，可得出准确的Ix2-Ix1和Ix1+Ix2，即完成了降噪的目的，提高测量精度。
本申请实施例提供的基于双PSD的信号处理装置，采用两个PSD位置敏感检测器分别进行激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号的采集和干扰光电流信号的采集，利用第一减法电路对干扰光电流信号进行抵消，再通过加法电路和第二减法电路进行加减法运算，达到了对激光电流信号降噪的目的，不受窄带滤光片的波长通带限制，解决了现有的为了滤除环境干扰光带来的噪声电流，在PSD位置敏感检测器的感光面贴一片窄带滤光片，将激光波长以外的干扰光屏蔽掉，当干扰光源与激光相近时，无法对其进行屏蔽，导致干扰光源引起的噪声电流无法滤除，无法提高测量精度的技术问题。
作为进一步的改进，本申请实施例中提供给的基于双PSD的信号处理装置还可以包括I/V转换与信号放大电路；
I/V转换与信号放大电路的输入端连接第一PSD位置敏感检测器的输出端和第二PSD位置敏感检测器的输出端；
I/V转换与信号放大电路的输出端连接第一减法电路的输入端。
需要说明的是，本申请实施例中提供的基于双PSD的信号处理装置还可以包括用于将两个PSD位置敏感检测器输出的方波电流信号转换为方波电压信号并进行放大处理。
为了便于理解，请参阅图5，本申请中提供了一种光斑重心检测装置的实施例，包括：第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器、第一减法电路、第二减法电路和加法电路；
第一PSD位置敏感检测器用于接收TTL激光和干扰光；
第二PSD位置敏感检测器用于接收所述干扰光；
第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器相邻设置；
第一减法电路与第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器电连接，用于将第一PSD位置敏感检测器产生的两路TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号分别与第二PSD位置敏感检测器产生的两路干扰光电流信号做减法运算，得到两路去干扰电流信号；
加法电路和所述第二减法电路均与第一减法电路电连接，用于分别对第一减法电路输出的所述两路去干扰电流信号进行加法运算和减法运算；
还包括I/V转换与信号放大电路；
I/V转换与信号放大电路的输入端连接第一PSD位置敏感检测器的输出端和第二PSD位置敏感检测器的输出端；
I/V转换与信号放大电路的输出端连接第一减法电路的输入端；
还包括：同步触发单元、模数转换器、微控制器和上位机；
基于双PSD的信号处理装置的加法电路输出端与同步触发单元的输入端电连接；
基于双PSD的信号处理装置的加法电路输出端、第二减法电路输出端均与模数转换器的输入端电连接；
同步触发单元的输出端、模数转换器的输出端与微控制器电连接；
微控制器还与上位机电连接。
作为进一步改进，本申请实施例中的同步触发单元包括依次电连接的隔离缓冲单元、衰减单元、直流偏置单元和比较单元；
隔离缓冲单元与加法电路电连接；
比较单元与所述微控制器电连接。
需要说明的是，本申请实施例中提供的一种光斑重心检测装置的结构原理图如图5所示，其工作原理可以描述为：将第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器纵向相邻贴近放置，其中第一PSD接收激光与干扰光，第二PSD接收干扰光，做辅助降噪作用，由于两个PSD位置敏感检测器是相邻贴近放置的，干扰光对两个PSD位置敏感检测器的影响效果是一致的，则第一PSD位置敏感检测器的输出为Ix1+Iy1、Ix2+Iy2，第二PSD位置敏感检测器的输出为Iy1、Iy2。则当这两个PSD位置敏感检测器的x1信号输入第一减法电路时，第一减法电路得出的结果为：Ix1+Iy1-Iy1＝Ix1；两个x2信号输入第一减法器同理，得出的结果为：Ix2+Iy2-Iy2＝Ix2。再拿这两个信号通过加法电路、第二减法电路进行加减法运算，可得出准确的Ix2-Ix1和Ix1+Ix2。同步触发单元产生与加法电路输出信号同频率同相位的方波信号，触发微控制器进行信号识别、控制模数转换器进行电压连续采集，然后将连续采集到的信号Ix1+Ix2和Ix2-Ix1传送至上位机，上位机通过软件计算信号Ix1+Ix2和Ix2-Ix1的峰峰值，最后还可以通过光斑重心计算公式
Figure BDA0002182887110000091
计算光斑重心的位置，Ix1、Ix2分别为PSD位置敏感检测器输出的两路电流信号，x为光斑重心距离PSD位置敏感检测器中心点的位置，Lx为PSD位置敏感检测器感光面长度。
同步触发单元的原理框图如图6所示，PSD位置敏感检测器输出信号为双极性信号且幅值较大，而微控制器只能接收单极性信号，需要生成与原双极性信号同频率同相位的单极性信号供微控制器使用。原双极性信号经过隔离缓冲单元进行上下级电路隔离，经过衰减单元将信号进行衰减，通过直流偏置单元将信号波形的零轴抬升到直流偏置电压点，整个波形的负半周也抬升到了0V以上，然后通过比较单元将调节后的信号与上述直流偏置电压进行比较，输出与原信号同频率同相位的方波。本申请实施例中的微控制器的软件控制流程图如图10所示，首先，当同步触发单元将与原信号同频率同相位的信号发送给微控制器之后，微控制器检测到外部中断，然后对连续预置数量个(本申请实施例中选为10个)中断进行计时，计算该信号的频率，判断该信号的频率是否为正确的信号频率(可以通过预设规则来判定识别是否正确)，当确认为正确的信号频率之后，控制模数转换器根据设定的采样周期进行连续的ADC采样，得到采样信号之后，将采样信号数据通过RS485上传到上位机，上位机通过软件程序计算采样信号的峰峰值数据，从而计算出光斑重心的位置，当微控制器收到上位机的停止采样指令时，控制模数转换器停止信号采样，否则，模数转换器将持续进行信号采样操作。
为了便于理解，请参阅图7，本申请中提供了另一种光斑重心检测装置的实施例，包括：第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器、第一减法电路、第二减法电路和加法电路；
第一PSD位置敏感检测器用于接收TTL激光和干扰光；
第二PSD位置敏感检测器用于接收所述干扰光；
第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器相邻设置；
第一减法电路与第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器电连接，用于将第一PSD位置敏感检测器产生的两路TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号分别与第二PSD位置敏感检测器产生的两路干扰光电流信号做减法运算，得到两路去干扰电流信号；
加法电路和所述第二减法电路均与第一减法电路电连接，用于分别对第一减法电路输出的所述两路去干扰电流信号进行加法运算和减法运算；
还包括I/V转换与信号放大电路；
I/V转换与信号放大电路的输入端连接第一PSD位置敏感检测器的输出端和第二PSD位置敏感检测器的输出端；
I/V转换与信号放大电路的输出端连接第一减法电路的输入端；
还包括：峰峰值检测电路、模数转换器和微控制器；
峰峰值检测电路的输入端与加法电路的输出端、第二减法电路的输出端电连接；
峰峰值检测电路的输出端与模数转换器的输入端电连接；
模数转换器的输出端与微控制器电连接。
需要说明的是，本申请实施例中提供的光斑重心检测装置的原理框图如图7所示，将第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器纵向相邻贴近放置，其中第一PSD接收激光与干扰光，第二PSD接收干扰光，做辅助降噪作用，由于两个PSD位置敏感检测器是相邻贴近放置的，干扰光对两个PSD位置敏感检测器的影响效果是一致的，则第一PSD位置敏感检测器的输出为Ix1+Iy1、Ix2+Iy2，第二PSD位置敏感检测器的输出为Iy1、Iy2。则当这两个PSD位置敏感检测器的x1信号输入第一减法电路时，第一减法电路得出的结果为：Ix1+Iy1-Iy1＝Ix1；两个x2信号输入第一减法器同理，得出的结果为：Ix2+Iy2-Iy2＝Ix2。再拿这两个信号通过加法电路、第二减法电路进行加减法运算，可得出准确的Ix2-Ix1和Ix1+Ix2。通过峰峰值检测电路获取Ix2-Ix1和Ix1+Ix2的峰峰值，再送入模数转换器进行ADC采样，最后由微控制器根据ADC采样的信号进行光斑中心位置的计算，从而完成光斑重心位置的检测。
本申请实施例中提供的光斑重心检测装置的峰峰值检测电路如图8所示，包括：采样保持器、脉冲发生器和第三减法电路；
脉冲发生器与采样保持器电连接；
采样保持器与减法电路电连接。
为了便于理解，请参阅图9，本申请中提供了一种光斑重心检测方法的实施例，包括：
S1、对第一PSD位置敏感检测器输出的两路含有TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号、第二PSD位置敏感检测器输出的两路干扰光电流信号进行预处理，预处理包括依次执行的I/V转换与信号放大、第一减法运算、加法运算和第二减法运算。
S2、生成与加法运算得到的第一信号同频同相的同步触发信号。
S3、基于同步触发信号判断第一信号的信号频率是否正确，若是，则根据预置采样周期对第一信号和第二减法运算产生的第二信号进行连续ADC采样，得到采样信号；
计算采样信号的峰峰值；
基于采样信号的峰峰值，根据光斑重心位置计算公式计算光斑重心位置，光斑重心位置计算公式为：
Figure BDA0002182887110000111
其中，Ix1、Ix2分别为PSD位置敏感检测器输出的两路电流信号，x为光斑重心距离PSD位置敏感检测器中心点的位置，Lx为PSD位置敏感检测器感光面长度。
将第一PSD位置敏感检测器与第二PSD位置敏感检测器纵向相邻贴近放置，其中第一PSD接收激光与干扰光，第二PSD接收干扰光，做辅助降噪作用，由于两个PSD位置敏感检测器是相邻贴近放置的，干扰光对两个PSD位置敏感检测器的影响效果是一致的，则第一PSD位置敏感检测器的输出为Ix1+Iy1、Ix2+Iy2，第二PSD位置敏感检测器的输出为Iy1、Iy2。则当这两个PSD位置敏感检测器的x1信号输入第一减法电路时，第一减法电路得出的结果为：Ix1+Iy1-Iy1＝Ix1；两个x2信号输入第一减法器同理，得出的结果为：Ix2+Iy2-Iy2＝Ix2。再拿这两个信号通过加法电路、第二减法电路进行加减法运算，可得出准确的Ix2-Ix1和Ix1+Ix2。同步触发单元产生与加法电路输出信号同频率同相位的方波信号，触发微控制器进行信号识别、控制模数转换器进行电压连续采集，然后将连续采集到的信号Ix1+Ix2和Ix2-Ix1传送至上位机，上位机通过软件计算信号Ix1+Ix2和Ix2-Ix1的峰峰值，最后还可以通过光斑重心计算公式
Figure BDA0002182887110000121
计算光斑重心的位置，Ix1、Ix2分别为PSD位置敏感检测器输出的两路电流信号，x为光斑重心距离PSD位置敏感检测器中心点的位置，Lx为PSD位置敏感检测器感光面长度。
本申请中还提供了一种光斑重心检测设备的实施例，该设备包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给所述处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行前述的光斑重心检测方法实施例中的光斑重心检测方法。
本申请中还提供了一种计算机可读存储介质的实施例，该计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行前述的光斑重心检测方法实施例中的光斑重心检测方法。
本申请中还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的光斑重心检测方法实施例中的基于PSD的信号峰峰值获取方法或执行前述的光斑重心检测方法实施例中的光斑重心检测方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于双PSD的信号处理装置，其特征在于，包括：第一PSD位置敏感检测器、第二PSD位置敏感检测器、第一减法电路、第二减法电路和加法电路；
所述第一PSD位置敏感检测器用于接收TTL激光和干扰光；
所述第二PSD位置敏感检测器用于接收所述干扰光；
所述第一PSD位置敏感检测器与所述第二PSD位置敏感检测器相邻设置；
所述第一减法电路与所述第一PSD位置敏感检测器、所述第二PSD位置敏感检测器电连接，用于将所述第一PSD位置敏感检测器产生的两路TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号分别与所述第二PSD位置敏感检测器产生的两路干扰光电流信号做减法运算，得到两路去干扰电流信号；
所述加法电路和所述第二减法电路均与所述第一减法电路电连接，用于分别对所述第一减法电路输出的所述两路去干扰电流信号进行加法运算和减法运算。
2.根据权利要求1所述的基于双PSD的信号处理装置，其特征在于，还包括I/V转换与信号放大电路；
所述I/V转换与信号放大电路的输入端连接所述第一PSD位置敏感检测器的输出端和所述第二PSD位置敏感检测器的输出端；
所述I/V转换与信号放大电路的输出端连接所述第一减法电路的输入端。
3.一种光斑重心检测装置，其特征在于，包括权利要求2中所述的基于双PSD的信号处理装置，还包括：同步触发单元、模数转换器、微控制器和上位机；
所述基于双PSD的信号处理装置的加法电路输出端与所述同步触发单元的输入端电连接；
所述基于双PSD的信号处理装置的加法电路输出端、第二减法电路输出端均与所述模数转换器的输入端电连接；
所述同步触发单元的输出端、所述模数转换器的输出端与所述微控制器电连接；
所述微控制器还与所述上位机电连接。
4.根据权利要求3所述的光斑中心获取装置，其特征在于，所述同步触发单元包括依次电连接的隔离缓冲单元、衰减单元、直流偏置单元和比较单元；
所述隔离缓冲单元与所述加法电路电连接；
所述比较单元与所述微控制器电连接。
5.一种光斑重心检测装置，其特征在于，包括权利要求2中所述的基于双PSD的信号处理装置，还包括：峰峰值检测电路、模数转换器和微控制器；
所述峰峰值检测电路的输入端与所述加法电路的输出端、所述第二减法电路的输出端电连接；
所述峰峰值检测电路的输出端与所述模数转换器的输入端电连接；
所述模数转换器的输出端与所述微控制器电连接。
6.根据权利要求5所述的光斑重心检测装置，其特征在于，所述峰峰值检测电路包括：采样保持器、脉冲发生器和第三减法电路；
所述脉冲发生器与所述采样保持器电连接；
所述采样保持器与所述减法电路电连接。
7.一种光斑重心检测方法，在权利要求3-4中任一项所述的光斑中心获取装置中执行，其特征在于，包括：
对第一PSD位置敏感检测器输出的两路含有TTL激光电流信号与干扰光电流信号的叠加电流信号、第二PSD位置敏感检测器输出的两路干扰光电流信号进行预处理，所述预处理包括依次执行的I/V转换与信号放大、第一减法运算、加法运算和第二减法运算；
生成与所述加法运算得到的第一信号同频同相的同步触发信号；
基于所述同步触发信号判断所述第一信号的信号频率是否正确，若是，则根据预置采样周期对所述第一信号和第二减法运算产生的第二信号进行连续ADC采样，得到采样信号；
计算所述采样信号的峰峰值；
基于所述采样信号的峰峰值，根据光斑重心位置计算公式计算光斑重心位置，所述光斑重心位置计算公式为：
Figure FDA0002182887100000021
其中，Ix1、Ix2分别为PSD位置敏感检测器输出的两路电流信号，x为光斑重心距离PSD位置敏感检测器中心点的位置，Lx为PSD位置敏感检测器感光面长度。
8.一种光斑重心检测设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求7所述的光斑重心检测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求7所述的光斑重心检测方法。
10.一种包括指令的计算机程序产品，其特征在于，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求7所述的光斑重心检测方法。
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