汽轮机被认为是火电和核电厂的原动机,是热能、动能转换为电能的关键装置。叶轮是汽轮机的重要组成部分,汽轮机在运行时,叶轮将发生较大的弹性形变,如果超出规定形变量,将与汽轮机内部其他器件发生碰撞,带来巨大的经济损失。为了保证叶轮的可靠运转,在出厂前需要对加压后叶轮的形变量进行测量分析,这就需要用到高精度的形变测量传感器。激光形变测量传感器,因具有测量重复性好、精度高、适用范围广等优点,广泛应用于工业中各个领域,如航空、汽车、电子等。但这种高精度形变测量传感器都要依赖于进口,价格相当昂贵,在此背景下,根据项目需要,本文设计了一套基于PSD(Position Sensitive Detector)的形变测量系统。本文主要工作如下:1、根据对比现有形变测量方法,结合形变测量系统功能需求及技术指标,提出了叶轮形变测量系统的整体方案,就形变测量传感器、自由度移动机构及系统测量软件给出了具体设计路线。2、分析了激光三角法及PSD工作特性,结合激光三角法形变测量原理和scheimflug条件,给出了传感器头的结构参数。通过对PSD的光点探测方法的分析,采用了一种模数结合的方法,设计了PSD信号处理电路。其中包括TMS320F28335核心电路、I/V转换电路、放大电路、滤波电路、偏置电路、ADS1256采集电路及LD驱动电路的设计,并根据设计的原理图,制作了电路板。分析了系统电路布局布线和抗干扰的设计方法。3、根据系统测量需求,设计了自由度移动结构的整体机械结构。4、在软件CCS3.3平台上开发了AD采集程序。开发了形变测量系统软件,采用了软件的方法去除背景光及暗电流对传感器测量精度的影响。5、为了检测形变测量传感器的精度,搭建了实验平台,并利用测微平台完成了对形变测量传感器的标定。对传感器进行了一系列实验,分析了其误差的主要来源并给出了相应的解决方法。