[实用新型]一种大尺度转角电磁悬浮微镜的测控系统

说明书

本实用新型为一种大尺度转角电磁悬浮微镜的测控系统，包括信号发生器、前置放大器、锁相放大器、高压放大器、RC隔离电路、移相电路及控制器；前置放大器包括与RC隔离电路相连接的C‑V转换电路、与锁相放大器连接的放大器，C‑V转换电路采集电磁悬浮微镜的转子角位移信息，并与旋转参考角度比较以获取误差值，误差值经过控制器处理后获得控制电压；控制电压经高压放大器放大后再分别经过跟随器和反相器后输入到电磁悬浮微镜的驱动电极对上，其中一路电压经过RC隔离电路的电阻R施加在相应电极上，另外一路电压直接施加在相应电极上。本实用新型能实现微镜大角度的旋转，且控制精度高。

技术领域

本实用新型涉及微机电系统中的微镜角度调节领域，特别涉及一种大尺度转角电磁悬浮微镜的测控系统。

背景技术

MEMS即微机电系统(Microelectro Mechanical Systems)，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，经过四十多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。利用微加工技术制造出微型器件并进行相应处理电路设计，可广泛应用于传感器和驱动器中。MEMS微镜是其中的一个典型应用，主要原理是控制微镜(即反射镜)和入射光之间的入射角以控制光线的偏转方向，被广泛用于光纤相位调制器、光学衰减器、光谱仪、光开关等领域。

为使MEMS微镜能倾斜一定角度，现有的方法一般是把MEMS微镜安装在扭转梁上，在直流电压的静电驱动下使扭转梁偏转，从而带动微镜旋转一定的角度，改变与入射光之间的入射角度。受机械扭转梁刚度限制，这种方法最多实现±20°范围旋转角，无法实现大角度旋转。

实用新型内容

为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种大尺度转角电磁悬浮微镜的测控系统，能实现微镜大角度的旋转，且控制精度高。

本实用新型所采用的技术方案如下：一种大尺度转角电磁悬浮微镜的测控系统，包括信号发生器、前置放大器、锁相放大器、高压放大器、RC隔离电路、移相电路及控制器；锁相放大器包括相连接的乘法器和低通滤波电路，乘法器分别与前置放大器、移相电路连接，低通滤波电路与控制器连接；信号发生器分别与公共电极、移相电路连接，移相电路与锁相放大器的乘法器连接；前置放大器包括与RC隔离电路相连接的C-V转换电路、与锁相放大器连接的放大器，C-V转换电路用于采集电磁悬浮微镜的转子角位移信息，并与转子的旋转参考角度比较以获取误差值，误差值经过控制器处理后获得控制电压；控制器的输出端与高压放大器连接，所输出的控制电压经高压放大器放大后再分别经过跟随器和反相器后输入到电磁悬浮微镜的驱动电极对上，其中一路电压经过RC隔离电路的电阻R施加在相应电极上，另外一路电压直接施加在相应电极上。

优选地，所述控制器包括3路A/D转换电路和3路D/A转换电路，通过A/D转换电路将转子角位移信息转换成数字信号后进行处理得出控制量，通过D/A转换电路输出的3路控制电压经过高压放大器后转换成等量异号电压并施加到相应的驱动电极对。

优选地，所述控制器为DSP或ARM控制器。

优选地，所述信号发生器采包括相连接的主控芯片和DDS芯片，其中主控芯片为单片机。

优选地，所述信号发生器还包括一路带通滤波器，一端与DDS芯片连接，另外一端和电磁悬浮微镜的公共电极连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型技术方案通过公共电极激励检测出转子的角位置信息，经过带预载电压的PID控制算法获得控制电压到其中两对控制电极上，另外一对控制电极的电压为零，由于采用高精度电容检测和角位移控制方法，使用该测控电路的转角控制精度高，能在±180°大转角范围内实现精确控制。

附图说明

图1为电磁悬浮微镜结构示意图；