專利名稱：光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，尤其涉及光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，屬于光存儲(chǔ)設(shè)備性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在光盤(pán)系統(tǒng)中，力矩器是光學(xué)頭伺服動(dòng)作的實(shí)際執(zhí)行部件。其作用在于，根據(jù)光學(xué)頭在光盤(pán)讀取過(guò)程中獲取的誤差信號(hào)，即聚焦和循跡誤差信號(hào)，實(shí)時(shí)地驅(qū)動(dòng)物鏡運(yùn)動(dòng)，使得聚焦光斑能夠克服光盤(pán)的起伏振動(dòng)帶來(lái)的光斑在盤(pán)片聚焦方向和循跡方向的偏移，從而精確地落在光盤(pán)的信息軌道上，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。
力矩器的動(dòng)態(tài)性能將直接決定聚焦伺服和循跡伺服系統(tǒng)所能達(dá)到的控制精度，是影響光學(xué)頭讀取準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。力矩器的性能測(cè)試和質(zhì)量控制對(duì)光學(xué)頭的生產(chǎn)和品質(zhì)保證具有極其重要的意義。力矩器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)眾多，為了合理有效的評(píng)價(jià)力矩器的工作性能，必須精確的測(cè)量力矩器的各種參數(shù)，尤其是力矩器的動(dòng)態(tài)參數(shù)。
《高密度光盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)》(清華大學(xué)出版社出版，132～141頁(yè)，徐端頤著)公開(kāi)了一種力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，該方法為間接測(cè)試方法，或者需要附加質(zhì)量的半直接測(cè)試方法，其缺點(diǎn)是測(cè)試速度慢，測(cè)試精度低，不能精確測(cè)定高頻段的動(dòng)態(tài)特性，附加的質(zhì)量又會(huì)影響力矩器本身的動(dòng)態(tài)特性，隨著力矩器工作頻率要求的提高，這些方法無(wú)法滿足實(shí)際測(cè)試的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，將已有的間接測(cè)試改變成直接測(cè)試，不需要在力矩器上增加任何附件，并提出該測(cè)試方法的數(shù)據(jù)處理過(guò)程。
本發(fā)明提出的光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，包括以下各步驟(1)在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號(hào)；(2)力矩器在上述正弦信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生抖動(dòng)；(3)使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點(diǎn)上，測(cè)得物鏡上該反射點(diǎn)處的抖動(dòng)速度；(4)對(duì)上述速度信號(hào)進(jìn)行積分，得到該點(diǎn)在上述頻率f的正弦信號(hào)激勵(lì)下的位移響應(yīng)信號(hào)Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下位移響應(yīng)信號(hào)的幅值，φ(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下的位移響應(yīng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位差；(5)分別繪制力矩器的幅值頻率和相位頻率特性曲線，其中幅值頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦信號(hào)的相應(yīng)頻率f，縱坐標(biāo)為與該頻率f相對(duì)應(yīng)的幅值響應(yīng) 其中相位頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦信號(hào)的相應(yīng)頻率f，縱坐標(biāo)為與該頻率f相對(duì)應(yīng)的相位響應(yīng)φ(f)；(6)在上述幅值頻率特性曲線上，得到下列力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)靈敏度為10(G/20)，其中G為幅值頻率特性曲線的縱坐標(biāo)；一階共振頻率f0與幅值頻率特性曲線的低頻段第一個(gè)共振峰對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率；一階共振峰值Q0與f0對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和與5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差；二階共振頻率f1與幅值頻率特性曲線高頻段的第二個(gè)共振峰處對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率；二階共振峰值Q1與f1對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差；在上述相位頻率特性曲線上，縱坐標(biāo)即為相應(yīng)頻率處的相位。
本發(fā)明提出的光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，相對(duì)于以前使用的間接測(cè)試方法，該方法不需使用任何附件，不影響力矩器本身的特性，測(cè)試速度快、測(cè)試精度高、可以測(cè)試低頻至高頻各個(gè)頻段的動(dòng)態(tài)特性，全面高精度地測(cè)試力矩器的動(dòng)態(tài)性能曲線，得到力矩器的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能參數(shù)，用于評(píng)價(jià)力矩器的工作性能，實(shí)用性強(qiáng)。本發(fā)明的方法適用于力矩器的聚焦線圈和循跡線圈，二者測(cè)試和處理方法相同。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，首先在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號(hào)；力矩器在上述正弦信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生抖動(dòng)；使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點(diǎn)上，測(cè)得物鏡上該反射點(diǎn)處的抖動(dòng)速度；對(duì)上述速度信號(hào)進(jìn)行積分，得到該點(diǎn)在上述頻率f的正弦信號(hào)激勵(lì)下的位移響應(yīng)信號(hào)Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下位移響應(yīng)信號(hào)的幅值，φ(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下的位移響應(yīng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位差；分別繪制力矩器的幅值頻率和相位頻率特性曲線，其中幅值頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦信號(hào)的相應(yīng)頻率f，縱坐標(biāo)為與該頻率f相對(duì)應(yīng)的幅值響應(yīng) 其中相位頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦信號(hào)的相應(yīng)頻率f，縱坐標(biāo)為與該頻率f相對(duì)應(yīng)的相位響應(yīng)φ(f)；在上述幅值頻率特性曲線上，得到下列力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)靈敏度為10(G/20)，其中G為幅值頻率特性曲線的縱坐標(biāo)；
一階共振頻率f0與幅值頻率特性曲線的低頻段第一個(gè)共振峰對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率；一階共振峰值Q0與f0對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和與5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差；二階共振頻率f1與幅值頻率特性曲線高頻段的第二個(gè)共振峰處對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率；二階共振峰值Q1與f1對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差；在上述相位頻率特性曲線上，縱坐標(biāo)即為相應(yīng)頻率處的相位。
下面詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容由低到高在對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸上等間距選取N組頻率值，在這些不同頻率f下分別依次輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號(hào)，幅值的選取應(yīng)保證力矩器能夠正常抖動(dòng)。將此正弦信號(hào)施加在力矩器上，驅(qū)動(dòng)力矩器產(chǎn)生抖動(dòng)。使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點(diǎn)上，要求該點(diǎn)有足夠強(qiáng)的反射光強(qiáng)，利用激光多普勒干涉的原理，動(dòng)態(tài)測(cè)得物鏡上該反射點(diǎn)處的抖動(dòng)速度。對(duì)該速度信號(hào)進(jìn)行積分，得到該點(diǎn)在上述不同頻率為f的信號(hào)激勵(lì)下的位移響應(yīng)信號(hào)為Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下位移響應(yīng)信號(hào)的幅值，φ(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下的位移響應(yīng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位差。繪制力矩器的幅值頻率和相位頻率特性曲線，其中幅值頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率f，單位為赫茲(Hz)，橫坐標(biāo)使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為與頻率f相對(duì)應(yīng)的幅值響應(yīng) 單位為分貝(dB)；其中相位頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率f，單位為赫茲(Hz)，橫坐標(biāo)使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為與頻率f相對(duì)應(yīng)的相位響應(yīng)φ(f)，單位為度(°)。
在上述幅值頻率特性曲線上，得到下列力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)(1)5Hz靈敏度找出頻率f＝5Hz處對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)G1，則5Hz靈敏度為10(G1/20)，稱為靜態(tài)靈敏度，靜態(tài)靈敏度將直接影響力矩器的動(dòng)態(tài)特性和控制精度；(2)200Hz靈敏度找出頻率f＝200Hz處對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)G2，則200Hz靈敏度為10(G2/20)，稱為動(dòng)態(tài)靈敏度；(3)一階共振頻率f0與幅值頻率特性曲線的低頻段第一個(gè)共振峰對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率，一階共振頻率直接決定了力矩器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，表示力矩器的剛度及可動(dòng)部件的質(zhì)量；(4)一階共振峰值Q0與f0對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和與5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差，一階共振峰值反映了力矩器的阻尼特性；(5)二階共振頻率f1與幅值頻率特性曲線高頻段的第二個(gè)共振峰處對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率，二階共振頻率反映了由諸多非線性因素引起的高階振動(dòng)模態(tài)；(6)二階共振峰值Q1與f1對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差，二階共振峰值應(yīng)該盡量小，以抑制力矩器非線性因素的影響，提高伺服控制精度。
在上述相位頻率特性曲線上，得到下列力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)(1)1KHz相位與頻率f＝1KHz相對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)；(2)5KHz相位與頻率f＝5KHz相對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)；相位表示力矩器的響應(yīng)對(duì)應(yīng)于正弦信號(hào)頻率的滯后程度。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號(hào)；(2)力矩器在上述正弦信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生抖動(dòng)；(3)使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點(diǎn)上，測(cè)得物鏡上該反射點(diǎn)處的抖動(dòng)速度；(4)對(duì)上述速度信號(hào)進(jìn)行積分，得到該點(diǎn)在上述頻率f的正弦信號(hào)激勵(lì)下的位移響應(yīng)信號(hào)Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下位移響應(yīng)信號(hào)的幅值，φ(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下的位移響應(yīng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位差；(5)分別繪制力矩器的幅值頻率和相位頻率特性曲線，其中幅值頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦信號(hào)的相應(yīng)頻率f，縱坐標(biāo)為與該頻率f相對(duì)應(yīng)的幅值響應(yīng) 其中相位頻率特性曲線的橫坐標(biāo)為正弦信號(hào)的相應(yīng)頻率f，縱坐標(biāo)為與該頻率f相對(duì)應(yīng)的相位響應(yīng)φ(f)；(6)在上述幅值頻率特性曲線上，得到下列力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)靈敏度為10(G/20)，其中G為幅值頻率特性曲線的縱坐標(biāo)；一階共振頻率f0與幅值頻率特性曲線的低頻段第一個(gè)共振峰對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率；一階共振峰值Q0與f0對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和與5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差；二階共振頻率f1與幅值頻率特性曲線高頻段的第二個(gè)共振峰處對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)頻率；二階共振峰值Q1與f1對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)和5Hz對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)之差；在上述相位頻率特性曲線上，縱坐標(biāo)即為相應(yīng)頻率處的相位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)頭力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法，屬于光存儲(chǔ)設(shè)備性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。首先在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號(hào)；力矩器在正弦信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生抖動(dòng)；使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點(diǎn)上，測(cè)得該反射點(diǎn)處的抖動(dòng)速度；對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行積分，得到該點(diǎn)在上述頻率f的正弦信號(hào)激勵(lì)下的位移響應(yīng)信號(hào)；分別繪制力矩器的幅值頻率和相位頻率特性曲線，在幅值頻率和相位特性曲線上，得到力矩器動(dòng)態(tài)參數(shù)。本發(fā)明的方法，測(cè)試速度快、測(cè)試精度高、可以測(cè)試低頻至高頻各個(gè)頻段的動(dòng)態(tài)特性，全面高精度地測(cè)試力矩器的動(dòng)態(tài)性能曲線，用于評(píng)價(jià)力矩器的工作性能，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G11B20/00GK1687989SQ200510066029
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者馬建設(shè), 汝繼剛, 潘龍法, 吳建明, 徐端頤, 季建東, 朱建標(biāo), 張建勇, 史洪偉, 唐毅, 李莉華 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 江蘇銀河電子股份有限公司