位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector,简称:PSD)相位检测技术具有处理电路简单、检测精度高、抗干扰能力强等优点。但至今为止,有关PSD相位检测的研究和报道并不多。微小爬壁机器人三维位姿检测使用相位法与频分复用相结合的技术实现多光束同步检测,能够有效地精简系统功能与降低成本。同时也为在现有制造工艺的条件下,PSD多光束测量系统向精简、低成本、高抗干扰方向发展提供了一条新的思路。本文在概括和总结PSD横向光电效应两种模型的基础上,利用PSD的RC传输线模型,对PSD相位法定位原理进行了推导,通过Matlab数值模拟得出PSD两电极的相位差与光点位置之间有显著的线性;设计了PSD相位法多光束同步检测系统的处理电路及软件采集程序,完成了系统搭建及调试;用一维和二维PSD做了单光束和多光束标定及对比实验,验证了理论推导,得出了若干重要结论。论文最后还探讨了影响相位法检测的因素,提出了改善系统性能,提高检测精度及减小误差的意见。实验表明PSD在正弦调制光的激励下,两电极相位差与光点位置表现出显著的线性;随着调制频率的增加,相位法检测的位置分辨率增大,但线性会出现一定程度的下降,误差略有增加;相位法用于多光束同步检测时各光束间存在相互干扰,调制频率相差越小,同步采集光束越多,相互干扰越大;二维PSD在偏离测量中线的区域,会出现弧形失真,并且越靠近PSD的边缘,失真越明显。