快反镜谐振特性测量系统设计与研究.pdf

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1、2015在仪表技术与传感器2015第l1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1l快反镜谐振特性测量系统设计与研究刘永凯，张玉良，耿天文，张艳(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：基于机械系统谐振理论，针对音圈电机快速反射镜系统的电器特性，设计出一套由主控计算机、实时控制器、多功能数据采集卡组成的谐振特性测量系统，能够主动产生控制信号、采集系统反馈、实时显示并存储数据。LabVIEW虚拟仪器提供了方便的用户控制与显示界面，测试程序在LabVIEWRT实时系统下的运行，保障了显示界面

2、中系统各项工作状态及参数的实时性。通过对被测对象的自动扫频测试及分析，可以准确地测量出被测对象各轴系的谐振特性，准确地找到谐振频点，为控制系统的伺服带宽设计提供参考。关键词：快速反射镜；机械谐振；LabVIEW；模拟量测量中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)11—0062—03DesignandStudyofMeasurementSystemforResonantCharacteristicsofFastSteeringMirrorLIUYong．kai．ZHANGYu1iang．GENGTian—

3、wen，ZHANGYan(ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)Abstract：Basedonthetheoryofmechanicalresonance，accordingtotheelectricalpropertiesoffaststeeringmirrorsystemforvoicecoilmotor，ameasurementsystemwhichismainlycompo

4、sedofmaincontrolcomputer，real—timecontrollerandmultifanctionaldataacquisitioncardwasdesignedtogeneratecontrolsignal，active，real—timedisplayandstorethefeedbackofdataacquisitionsystem．LabVIEWvirtualinstrumentprovidedaconvenientusercontrolanddisplayinterface，theprogramwasrun

5、ningunderLab—VIEWRTreal—timesystem．ensuringeachworkconditionandparametersofthedisplaysysteminrealtime．Bytheautomaticfre—quencysweepmeasuringandanalysistheobjecttobemeasured，theresonantcharacteristicsoftheaxiscanbeaccuratelymeas—ured，andtheresonantfrequencypointwasaccurate

6、lypositioned，thusprovidingreferencefortheservobandwidthofthecontrolsystemdesign．Keywords：faststeeringmirror；mechanicalresonance；LabVIEW；analogmeasurement0引言特性的研究方法，采用正弦激励的方式测量快速反射镜的频率在现代光电设备中，快速反射镜(faststeeringmirror，FSM)特性，并实时记录测试结果，以便于后续分析。系统被广泛应用于光束调整与控制，如：深空小目标观测、自适1F

7、SM系统的组成及工作原理应光学系统、动平台瞄准捕获与跟踪系统、自由空间激光通信在本测试系统的设计及调试中，以某型号音圈电机快反镜等t-3J。FSM系统的一个重要指标就是其控制带宽，通常伺服为被测对象，进行谐振频率特性测试。下面简要介绍该快速反控制系统的带宽越高，其控制精度越高，对扰动的抑制能力也射镜系统的基本组成及工作原理。就越强。对于FSM系统来说，其闭环控制带宽、动态性能及稳1．1系统组成定性均受系统谐振特性影响，一般伺服控制带宽被设计为低于图1为被测FSM的爆炸图，图2为该FSM的剖面图。陔叽械谐振频率。快速反射镜装置主要由平面反射

8、镜、镜座、基座、柔性铰链、音一般，设备的机械谐振频率可以通过模型建立与计算机软圈电机、传感器及基体等部分组成。其中，平面反射镜、镜座、件仿真的方式，由模态分析计算得出。但是由于FSM系统中一基