[发明专利]谐振式扫描镜幅值测量系统及方法

摘要

本发明属于微光机电(MOEMS)领域，具体涉及一种谐振式扫描镜幅值测量系统及方法。系统包括激光器、用于固定激光器及待测扫描镜的工装夹具、光敏固定标尺及设置在光敏固定标尺上的至少2个光电探测器；激光光线入射至待测扫描镜中心；入射光线经待测扫描镜反射形成扫描路径；多个光电探测器捕捉反射光线产生标志各自位置的电信号；依据步骤三得到的电信号及各光电探测器的位置关系计算得到待测扫描镜的振动幅值。利用多个光电探测器测量，使得系统测量量减小，解决利用光电探测器测算待测扫描镜的幅值时，测量精度低的问题。

主权项

1.一种谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：包括激光器(14)、用于固定激光器(14)及待测扫描镜(15)的工装夹具(11)、光敏固定标尺(16)及设置在所述光敏固定标尺(16)上的至少2个光电探测器；所述激光器(14)的出射光线沿垂直于待测扫描镜(15)中心扫描线的方向入射至待测扫描镜(15)的中心点；待测扫描镜(15)振动过程中将光线反射后形成扫描路径；所述光敏固定标尺(16)位于待测扫描镜(15)的扫描路径中；所述光电探测器用于捕捉反射光线并产生标志各自位置的电信号；依据多路电信号及各光电探测器的位置关系可计算得待测扫描镜振动幅值；当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括两个光电探测器时，具体计算过程如下：a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂；b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：S*(tan(A*COS(π*τ₂*f))‑tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝L式中f为待测扫描镜的振动频率，S为待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，L为两个光电探测器光敏面的水平间距；c、测量待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距S及读出两个光电探测器光敏面的水平间距L，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A；当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括三个光电探测器时，具体计算过程如下：a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃；b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：L1*(tan(A*COS(π*τ₃*f))‑tan(A*COS(π*τ₂*f)))‑L2*(tan(A*COS(π*τ₂*f))‑tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝0式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距；c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1及第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A；当光敏固定标尺所在平面和与待测扫描镜中心扫描线所在平面垂直的平面之间的夹角为α，且包括4个光电探测器时，具体计算过程如下：a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃，第四探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₄；b、联立下述公式3‑1与公式3‑3计算待测扫描镜的扫描幅值A：式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距，L3为第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距；c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1、第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2及第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距L3，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A。