提高位敏探測器（PSD）線性度是提高其性能的方式绅作，可以通過材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計盡可能的減少線性誤差芦圾，但是通過硬件的手段無法徹底消除，因此插值法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等算法可以從軟件層面對其線性度進行修正俄认。本文介紹了兩種修正方法的原理并且比較兩者的優(yōu)缺點个少。
位敏探測器的非線性修正算法
位敏探測器（PSD）的非線性誤差我們可以通過外部結(jié)構(gòu)盡可能降低，但是其始終是存在的眯杏，對于這種情況夜焦，我們可以通過算法對其進行修正，常見的修正方法有插值法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法岂贩。其中插值法根據(jù)插值數(shù)可以分為雙一次插值茫经，雙二次插值和改進型雙二次插值。
首先我們介紹雙一次插值萎津，其基本思想如下：對于一個給定點G(x,y)卸伞，該點的誤差位Ex(x,y)和Ey(x,y)，在待測點周圍存在一個矩形锉屈，四個頂點可以用A1,A2,A3和A4來表示荤傲，如圖1所示。這四個點的誤差值位Ex(Ai)和Ey(Ai)颈渊，可以通過四個點的誤差值的線性組合求出待測點的誤差遂黍，并且根據(jù)測量值和誤差值計算出準確的信息位置。
圖1
雙二次插值的基本思想與雙一次插值類似儡炼，只是將補償網(wǎng)格從矩形變?yōu)樘镒指窦讼妫@擴大了范圍以此來增加了待測位置的準確度，如圖2所示乌询。不過這種方法也存在一個不可忽略的問題榜贴，那就是該方法使用的離散化的網(wǎng)格是等間距的規(guī)則化網(wǎng)格，但是在實際的測試中網(wǎng)格是非等間距的，如果此時還是按照雙二次插值來算唬党，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真的情況鹃共。
圖2
針對上述情況，改進型雙二次插值應(yīng)運而生驶拱。其基本思想與雙二次插值的不同之處在于霜浴，雙二次插值在計算到A5對G點的補償時，系數(shù)函數(shù)是用A1蓝纲，A4和A7的x坐標以及A7阴孟，A8和A9的y坐標來獲取的，也就是說A5對G點的補償與A5本身并無關(guān)系税迷；而改進后的雙二次插值可以做到當A5距離G點越近時誤差補償分量越大永丝，反之則越小。實際效果可以根據(jù)圖2的虛線框和實線框作出區(qū)分箭养。
利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行補償?shù)幕驹硎钱擯SD的輸出信號無法做到用解析式進行線性表達時慕嚷，可以通過前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行任意精度的逼近，將PSD輸出的電流信號適當放大并濾波毕泌，進行標定后送到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進行補償喝检，把傳感器的輸出加在前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端，在其輸出端就可以得到與非線性無關(guān)的理想線性電壓撼泛，如圖3所示挠说。一般而言二維PSD有兩個輸出，所以輸入層和輸出層的神經(jīng)元數(shù)量均為2個愿题，還有一個隱層的前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)任意的非線性映射纺涤，因此使用包含一個隱層的三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，隱層取14個神經(jīng)元即可以取得比較好的補償效果抠忘。
圖3
插值法和神經(jīng)網(wǎng)路法在誤差修正中有其各自的優(yōu)勢。其中插值法運算簡單外永，可以使用計算機編程進行數(shù)據(jù)處理崎脉，執(zhí)行速度快，但是缺點在于需要充分減小離散化時的步距來減小誤差伯顶，這在增加工作量的同時提高了對標定設(shè)備的要求囚灼。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法相對而言復(fù)雜，需要使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練祭衩，但是精度比較高灶体，還可以對插值區(qū)域邊緣部分的誤差進行修正。
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