[发明专利]一种螺旋光电位敏定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电位敏探测定位技术领域，特别涉及一种螺旋光电位敏定位装置及方法。

背景技术

二维光电位敏探测器是一种广泛应用于国防和工业当中的光电探测器。特别是在激光对准领域、激光引信、主动引信制导、激光制导等中心跟踪系统中，这种二维位敏光电探测器有着广泛的需求。

随着现在科学技术的高速发展，国防和工业对各种中心跟踪系统的精度要求越来越高，二维光电位敏探测器作为这类系统的核心器件，其精度的提高在器件的研究设计中显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种定位精度高的光电位敏定位装置及其定位方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种螺旋光电位敏定位装置，用于光斑的定位操作；包括：基座、第一螺旋电极、第二螺旋电极以及第三螺旋电极；所述基座采用光电导材料；所述第一螺旋电极、所述第二螺旋电极以及所述第三螺旋电极均为螺旋线形结构，均生长在所述基座上；所述第三螺旋电极的螺旋线铺设在所述第一螺旋电极的两条相邻螺旋线的正中位置；所述第二螺旋电极的螺旋线铺设在所述第一螺旋电极的螺旋线与所述第三螺旋电极的螺旋线的正中位置；所述第一螺旋电极与所述第三螺旋电极为阳极，均外接电压测量装置；所述第二螺旋电极为公共阴极。

进一步地，所述第一螺旋电极和所述第三螺旋电极采用高阻值材料；所述第一螺旋电极和所述第三螺旋电极材料的电阻率为所述第二螺旋电极材料的电阻率的100倍以上。

进一步地，还包括：周期转换输出电极；所述周期转换输出电极包括：第一转换电极、第二转换电极和第三转换电极；所述第一转换电极和所述第三转换电极均为半圆形结构；所述第二转换电极为环形结构；所述第一转换电极与所述第一螺旋电极尾端相连；所述第三转换电极与所述第三螺旋电极的尾端相连；所述第二转换电极与所述第二螺旋电极尾端相连。

一种螺旋光电位敏定位方法，用于实现光斑的定位；其特征在于，基于权利要求1所述的螺旋光电位敏定位装置执行下述步骤：

将待定位的光斑投射在螺旋光敏定位装置上，通过电压测量装置检测所述第一螺旋电极的输出电压V₁和所述第二螺旋电极的输出电压V₂；

通过公式计算待定位光斑的极坐标；

其中，I₀为阳极电流；ρ为阳极材料的单位长度的电阻大小；d为第一螺旋电极螺旋线和第二螺旋电极螺旋线的距离，也为光斑的直径。

进一步地，还包括以下步骤：

驱动第一螺旋电极和第二螺旋电极以两者的对称中心为轴，以角速度逆时针旋转；

当第一螺旋电极和第二螺旋电极同时产生输出时，记录时间间隔t、第一螺旋电极输出电压V₁₀以及第二螺旋电极的输出电压V₂₀；

通过公式计算得出待定位光斑的精确极坐标，降低系统误差。

进一步地，第一螺旋电极和第二螺旋电极的旋转周期为π；采集多个周期的极坐标取平均值的方法降低随机误差。

进一步地，在螺旋电极上设置参考点A，电压差V_A，极坐标半径r_A；通过公式|V₁-V₂/V_A|=|r/r_A|修正实时得到的极坐标半径r，降低ρ值不准确造成的计算的误差。

本发明提供的螺旋光电位敏定位装置及基于该装置的定位方法，通过巧妙的双螺旋电极结构实现二维定位，从而得出待定位光斑的二元极坐标参数，进而完成定位；本发明巧妙地利用螺旋线形的双电极导通定位方式，高精度的定位，快捷高效；同时定位结构简单，成本低廉，适于规模化使用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的螺旋光电位敏定位装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的螺旋光电位敏定位装置的螺旋电极与输出电极的结构示意图；

其中，1-第一螺旋电极，2-第二螺旋电极，3-第三螺旋电极，4-第一输出电极，5-第二输出电极，6-第三输出电极。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种螺旋光电位敏定位装置，通过双螺旋线性电极实现二维定位，并基于螺旋线形数理特性得出待定位光斑的极坐标，从而实现光斑定位。