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激光测量技术在现代科学研究与技术应用中扮演重要角色,特别是基于激光光斑位置检测的测量技术,由于具有检测精度高、抗干扰能力强等优点而广泛应用于高精度静态目标位置检测和动态目标实时跟踪,如:多自由度的目标位置和角度测量、光镊技术、激光半主动制导和空间激光通信等。在激光光斑位置检测系统中,选取合适的光电位置探测器至关重要,四象限探测器(Four-quadrant detector,QD)具有灵敏度高和响应速度快等优点,使其越来越多的应用在激光光斑位置检测系统中。本课题主要研究基于四象限探测器的激光光斑位置检测技术,并对其位置检测算法和噪声对位置检测精度的影响等关键部分进行了研究。主要研究内容如下:(1)在分析了四象限探测器的光斑位置检测原理的基础上,建立了基于四象限探测器的光斑位置检测系统的数学模型,分析了评价光斑位置检测性能的主要参数,分析了影响光斑位置检测精度的主要因素。(2)在对比分析了几种常用的光斑位置检测算法的基础上,提出了两种新的拟合算法:(a)提出了Infinite integral拟合算法,在原有几何近似算法的基础上,考虑了探测器半径和沟道宽度对光斑位置检测的影响,通过引入误差补偿因子,得到Infinite integral拟合算法的表达式,相比几何近似法,利用Infiniteintegral拟合算法的位置检测精度明显提高,且只有一个拟合参数。(b)提出了Composite拟合算法,通过分析Infinite integral拟合算法的误差特点,引进新的误差补偿函数—Boltzmann数学函数,得到Composite拟合算法的表达式,该算法极大地提高了光斑位置的检测精度,在较大的检测范围内都能达到亚μm的检测精度;(3)研究了噪声对光斑位置检测精度的影响,建立了光斑位置标准差的数学模型和一定概率下光斑位置检测误差的数学模型,分析得到了光斑大小、光斑位置和系统信噪比与光斑位置检测精度的关系;(4)设计了QD后端的放大电路和四路同步AD数据采集系统,搭建了位移测试平台,验证了Infinite integral拟合算法和Composite拟合算法的光斑位置检测误差性能;也验证了光斑位置标准差数学模型和一定概率下光斑位置检测误差数学模型的正确性;