一种具有角位置信号反馈的振镜驱动电路设计
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振 镜扫 描 的过 程 实质 上 就是 角度 输 出 的过程 ，而振 镜 的 中心 位 置 是前 端光 学 系 统的 焦 点位 置 ，而如 果 不能 对其 扫 描角 度 实行 精确 稳 定的 控制 。将 影 响辐 射信 息到 达 探测 器 。
然而在输 出 电路 部分 ，其 目的是为 了给扫描 振镜 电机 驱动 ，即是 给电机线圈提供足额的 电流， 以产生所需的转矩。所 以在输出电路中， 实质上就是 电流 放大 电路 。本 文采用 的功率放大 器ＬＭ３８８６，其在 结合 实际应用 中有以下特 点，输 出功率大 ；失真度小 （总失真加 噪声＜０．Ｏ３ ％）；电流 电压抗过载能力强；环境温度试验得出其高低温工作稳定性 较好 ；以及抗 电流瞬 间冲击力较强。输 出功率放大 电路如２所示。
在输 出信 号 电缆 中 ，为保 证 扫描 镜在 系统 中正常 稳定 的工 作 ， 其还 可 以对 扫 描镜 运行 时 的 电压 以及 电流 进行 监控 。
３ 角位置反馈处理 电路
从第二 节驱动原 理 中可 以看到 ，通 常采取 的反馈手段 为 电流反 馈 与微分反馈 ，而从实际应用中发现 ，这两种反馈方式还存在着一定的高 频信号。然而角位置信号 目的是通过获得高频信号的幅值用 以确定角度 偏差。其原理如下 ，因为在振镜 电机 中，传感器是可变差动 电容式传感 器，可变差动电容式传感器输出高频幅值通过 电容值的改变而发生相应 变化。也就是说高频信号幅值的大小 由电容值调节。那么我们可以把获 得角度 偏差 的大小转化为计算高频信号幅值。
角位置 信号检测 处理 电路是 由二 极管检波 电路和差 分滤波 电路够 成。首先检波 电路获得高频信号，再由滤波 电路滤波反馈给输入电路 。
２ 扫描镜 驱动电路设计
扫 描振 镜 包 括反 射 镜 片 、运 动 电机 以及 外部 控 制 电路 组 成 ｌ ２＿。 控制 扫 描镜 实质 上 就 是控 制 电机 按照 系 统 内部要 求作 往 返运 动 。 即 是 只有 采取 相应 的 伺服 驱动 控制 ，电机 才可 按要 求 工作 。
振 镜信 号 为模 拟 电压 输入 ，相应 的输入 电压 对 应反 射 镜相 应 的 角度 偏 转 。
通常 来说 ，振镜 电路 的最 大 电压 为 ±５Ｖ或者 ±１０Ｖ。即此时 电压 为反射 镜偏 转 的最 大角度 位置 偏转 电压 ，当电压继续 增大 时反射 镜将 不再偏 转 。在输入 电路 中往往 阶跃瞬 间输入 信号与反 馈信 号之 间幅度 差值过 大 ，这就可 能会 导致输 出级功 率放大 器的 电流 过大 ，超 出了其 所 能承 受最 大 电流 ，使系 统无法 正常工 作 。所 以为 了确保 电机能够 安 全 可靠 工作 ，则需要对输 入信号进 行处理 。处 理电路如 图１所示 。
扫描振 镜 的工作状 态完全 是 由驱 动 电路 所决定 ，驱动 电路是介 于 振镜 与核心 控制芯 片之 间的桥梁 ， Baidu Nhomakorabea上位机 要发送指 令使 系统达 到某 个运行状 态时 ，ＤＳＰ会 发出指令 ，从而 实现Ｄ／Ａ转换 ，使驱动 电路 获得 模 拟信 号 ，才 能驱 动振镜 运行 。反之 驱动 电路 还能检 测振镜 的运行 状 态 ，再通过Ａ／Ｄ转 换传递给ＤＳＰ，就直 接能从上位机上查 看状态信息 。
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ·技术 交 流
一 种 具 有角 位置 信 号反 馈帕 振 镜驱 动 电路 设计
华 中光 电技 术研 究 所 阮仁 秋 丁 捷
【摘要 】在线阵扫描型红外热像仪 中，扫描振镜是重要 的组成部分，其功能是将景物经过光学系统汇聚后的辐射信息精确传递到探 测器靶 面 上 ，所 以振 镜 的扫 描 角度就 决定 了信 号 能否精 确 到达靶 面。 而振镜 的 扫描 角度 又 由驱 动硬 件 电路 所控 制 。针 对 此 ，本 文提 出 了一种基 －￣ＤＳＰ 控 制 方案 ，具有 角度 位 置反馈 的 振镜 驱 动 电路 。
扫 描镜 在 线 阵红 外 热像 仪 中 的工 作原 理 是 ，其 是基 于ＤＳＰ为控 制 核 心 ，当系 统开 始 工作 时 ， 由于探 测 器要 达 到正常 工 作温 度 需要 一 定 的时 间 ，所 以此 时扫 描镜 接 收到 的 控制 信 号是 一个 慢扫 描 的过 程 。 当探测 器杜 瓦瓶 达 到正 常工 作温 度 时 ，控制 芯 片立 刻给 扫 描镜 驱动 模 块发 送指 令 ，其 实现 快扫 描 。从 而才 能实 现 图像输 出。
本 文 中控 制 系 统 采 用 闭环 控 制 ，功 率 放 大 和 增 益 放 大 之 间有 微 分反 馈和 电流反 馈 ， 电流 反馈 保证 了扫描 的 高精度 和 响应 的快速 性 ；转 速微 分 反馈 单 元确 保 了振 镜 电机 线 圈 电流 的平 稳 ，减 少 电流 超 调 量 ，增 强 系统 响应 速 度 。通 过对 输 出信 号与 输入 信 号之 间增 加 了角位 置反 馈单 元 ， 的处理 能够 保 证 电机准 确 、快 速 、平稳 运行 。
【关键词 】线阵红外热像仪 ；振镜 ；角度位置反馈
１ 引言
目前 ，线 阵红 外热 像 仪 已经广 泛 应用 于 军事 、 民用 领域 。线 阵 红外 热 像仪 的成 像 原 理是 基 于热 辐射 定律 ，一切 高 于绝 对零 度 的物 体 都具 有 热辐 射 【ｌ】。即 是镜 头 光学 系 统将 无 穷远 处 的 景物 辐 射 聚焦 到探 测 器靶 面 上 ，将辐 射 光信 号 转变 成模 拟 电信 号 ，再 经过 图像 处 理硬 件 电路 实现 图像输 出。然 而 景物 辐射 在 到达 探测 器 之前 必须 经 振镜 扫 描辐 射 信 息 ，到达 探 测器 靶面 ，排列 、处 理 ，才 能真 正 意义 上 的还 原景 物 的真 实信 息。振 镜 工作 的 可靠 性将 决 定热 像仪 的成 像 质量 ，所 以热像 仪 中振 镜 的控制 电路将影 响 最后 的成 像质 量 。
然而在输 出 电路 部分 ，其 目的是为 了给扫描 振镜 电机 驱动 ，即是 给电机线圈提供足额的 电流， 以产生所需的转矩。所 以在输出电路中， 实质上就是 电流 放大 电路 。本 文采用 的功率放大 器ＬＭ３８８６，其在 结合 实际应用 中有以下特 点，输 出功率大 ；失真度小 （总失真加 噪声＜０．Ｏ３ ％）；电流 电压抗过载能力强；环境温度试验得出其高低温工作稳定性 较好 ；以及抗 电流瞬 间冲击力较强。输 出功率放大 电路如２所示。
在输 出信 号 电缆 中 ，为保 证 扫描 镜在 系统 中正常 稳定 的工 作 ， 其还 可 以对 扫 描镜 运行 时 的 电压 以及 电流 进行 监控 。
３ 角位置反馈处理 电路
从第二 节驱动原 理 中可 以看到 ，通 常采取 的反馈手段 为 电流反 馈 与微分反馈 ，而从实际应用中发现 ，这两种反馈方式还存在着一定的高 频信号。然而角位置信号 目的是通过获得高频信号的幅值用 以确定角度 偏差。其原理如下 ，因为在振镜 电机 中，传感器是可变差动 电容式传感 器，可变差动电容式传感器输出高频幅值通过 电容值的改变而发生相应 变化。也就是说高频信号幅值的大小 由电容值调节。那么我们可以把获 得角度 偏差 的大小转化为计算高频信号幅值。
角位置 信号检测 处理 电路是 由二 极管检波 电路和差 分滤波 电路够 成。首先检波 电路获得高频信号，再由滤波 电路滤波反馈给输入电路 。
２ 扫描镜 驱动电路设计
扫 描振 镜 包 括反 射 镜 片 、运 动 电机 以及 外部 控 制 电路 组 成 ｌ ２＿。 控制 扫 描镜 实质 上 就 是控 制 电机 按照 系 统 内部要 求作 往 返运 动 。 即 是 只有 采取 相应 的 伺服 驱动 控制 ，电机 才可 按要 求 工作 。
振 镜信 号 为模 拟 电压 输入 ，相应 的输入 电压 对 应反 射 镜相 应 的 角度 偏 转 。
通常 来说 ，振镜 电路 的最 大 电压 为 ±５Ｖ或者 ±１０Ｖ。即此时 电压 为反射 镜偏 转 的最 大角度 位置 偏转 电压 ，当电压继续 增大 时反射 镜将 不再偏 转 。在输入 电路 中往往 阶跃瞬 间输入 信号与反 馈信 号之 间幅度 差值过 大 ，这就可 能会 导致输 出级功 率放大 器的 电流 过大 ，超 出了其 所 能承 受最 大 电流 ，使系 统无法 正常工 作 。所 以为 了确保 电机能够 安 全 可靠 工作 ，则需要对输 入信号进 行处理 。处 理电路如 图１所示 。
扫描振 镜 的工作状 态完全 是 由驱 动 电路 所决定 ，驱动 电路是介 于 振镜 与核心 控制芯 片之 间的桥梁 ， Baidu Nhomakorabea上位机 要发送指 令使 系统达 到某 个运行状 态时 ，ＤＳＰ会 发出指令 ，从而 实现Ｄ／Ａ转换 ，使驱动 电路 获得 模 拟信 号 ，才 能驱 动振镜 运行 。反之 驱动 电路 还能检 测振镜 的运行 状 态 ，再通过Ａ／Ｄ转 换传递给ＤＳＰ，就直 接能从上位机上查 看状态信息 。
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ·技术 交 流
一 种 具 有角 位置 信 号反 馈帕 振 镜驱 动 电路 设计
华 中光 电技 术研 究 所 阮仁 秋 丁 捷
【摘要 】在线阵扫描型红外热像仪 中，扫描振镜是重要 的组成部分，其功能是将景物经过光学系统汇聚后的辐射信息精确传递到探 测器靶 面 上 ，所 以振 镜 的扫 描 角度就 决定 了信 号 能否精 确 到达靶 面。 而振镜 的 扫描 角度 又 由驱 动硬 件 电路 所控 制 。针 对 此 ，本 文提 出 了一种基 －￣ＤＳＰ 控 制 方案 ，具有 角度 位 置反馈 的 振镜 驱 动 电路 。
扫 描镜 在 线 阵红 外 热像 仪 中 的工 作原 理 是 ，其 是基 于ＤＳＰ为控 制 核 心 ，当系 统开 始 工作 时 ， 由于探 测 器要 达 到正常 工 作温 度 需要 一 定 的时 间 ，所 以此 时扫 描镜 接 收到 的 控制 信 号是 一个 慢扫 描 的过 程 。 当探测 器杜 瓦瓶 达 到正 常工 作温 度 时 ，控制 芯 片立 刻给 扫 描镜 驱动 模 块发 送指 令 ，其 实现 快扫 描 。从 而才 能实 现 图像输 出。
本 文 中控 制 系 统 采 用 闭环 控 制 ，功 率 放 大 和 增 益 放 大 之 间有 微 分反 馈和 电流反 馈 ， 电流 反馈 保证 了扫描 的 高精度 和 响应 的快速 性 ；转 速微 分 反馈 单 元确 保 了振 镜 电机 线 圈 电流 的平 稳 ，减 少 电流 超 调 量 ，增 强 系统 响应 速 度 。通 过对 输 出信 号与 输入 信 号之 间增 加 了角位 置反 馈单 元 ， 的处理 能够 保 证 电机准 确 、快 速 、平稳 运行 。
【关键词 】线阵红外热像仪 ；振镜 ；角度位置反馈
１ 引言
目前 ，线 阵红 外热 像 仪 已经广 泛 应用 于 军事 、 民用 领域 。线 阵 红外 热 像仪 的成 像 原 理是 基 于热 辐射 定律 ，一切 高 于绝 对零 度 的物 体 都具 有 热辐 射 【ｌ】。即 是镜 头 光学 系 统将 无 穷远 处 的 景物 辐 射 聚焦 到探 测 器靶 面 上 ，将辐 射 光信 号 转变 成模 拟 电信 号 ，再 经过 图像 处 理硬 件 电路 实现 图像输 出。然 而 景物 辐射 在 到达 探测 器 之前 必须 经 振镜 扫 描辐 射 信 息 ，到达 探 测器 靶面 ，排列 、处 理 ，才 能真 正 意义 上 的还 原景 物 的真 实信 息。振 镜 工作 的 可靠 性将 决 定热 像仪 的成 像 质量 ，所 以热像 仪 中振 镜 的控制 电路将影 响 最后 的成 像质 量 。