ELECTRONICS WORLD?技术交流
具有角位置信岩反餵振驱动路设十
华中光电技术研究所阮仁秋丁捷
摘要】在线阵担描型红外
热像仪中,担描是重要的组成部分,其功能是将景物经过光学系统江聚后的辐射信息精确传递到探测器靶面
上,所以镜的扫描角度就决定了信号能否精确到达而。而振镜的扫描角度又由驱动硬件电路所控制。针对此,本文提出了一种基于DSP
控制方案,具有角度位置反馈的振镜驱动电路。
【关键词)线阵红外热像仪;振镜;角度位置反馈
然而在输出电路部分,其日的是为了给扫描振镜机驱动,即是
引言
实质上就是电流放大电路。本文采用的功率放大器I.M386,其代结合
日前,线阵红外热像仪已经广泛应用于车事、民用领域。线阵实际应用中有以下特点,输出功率大;失貞度小(总失貞加噪声<0.03
红外热像仪的成像原理是基」热辐射定律,一切高」:绝对零度的物
%);电流电压抗过載能力强:环境温度试验得出其高低温工作稳定性
体都具有热辐射。即是镜头光学系统将无穷远处的景物辐射聚焦
较好;以及抗电流瞬间沖击力较强。输出功率放大电路如2所示。
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
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
理硬件电路实现图像输出。然而景物辐射在倒达探测器之前必须经
其还可以对扫描镜运行时的电压以及电流进行监控
振镜担描辐射信息,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。振鏡工作的可靠性将决定热像仪的成像3角位置反馈处理电路
描镜在线阵红外热像仪中的工作原理是,其是基于DSP为控
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
制核心,当系统开始工作付,由于探测器要达到正常工作温度需要与微分
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
定的时间,所以此时扫描镜接收倒的控制信号是一个慢扫描的过
频信号。然而角位置信号日的是通过获得高频信号的幅值用以确定角度
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
驱动模块发送指令,其实现快扫描。从而才能实现图像输出
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
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
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
振镜与核心控制芯片之间的桥梁,当上位机要发送指令使系統达到某得角度偏差的大小转化为计算高烦信号幅值。
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
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
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
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。
态,再通过AD转换传递给DSP,就直接能从上位机上査看状态信息。
振镜扫描的过程实质上就是角度输出的过程,而振鏡的中心位
習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.
2扫描镜驱动电路设计
图3检波电路
日描振镜包括反射鏡片、运动电机以及外部控制电路组成
检波电路如图3所示,实质上就是角度位置信号经过解调后
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。?
再经过二管检波电路,进行RC低通滤波,再进行差分放大,就
是只有采収相应的伺服驱动控制,电机才可按要求工作
可以得到相应的角度信号。差分放大电路如图4所示
本文中控制系统采用闭环控制,功率放大和増益放大之间有
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;转速微分反惯单元确保了振镜电机线圏电流的稳,减少电流
超调量,增強系统响应速度。通过对输出信号与输入信号之间増加
了角位置反馈单元,的处理能够保证电机准确、快速、半稳运行。
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。
通常米说,振镜电略的最大电压为土5V或者士10V。即此吋电上
为反射镜偏转的最大角度位置偏转电压,当电压继续増大时反射镜将
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囉
图4差分放大电路
差值过大,这就可能会导致愉出级功率放大器的电流过大,超出了其
如图4中所示的输入信号Ia、b为角度位置信号经过二极管检波电路
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
得到的信号,VA、VB为差分信号,VP就是所要得到的角度反惯信
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
结论
本文提出了一种具有角度反馈信号的扫描振镜驱动电路,其控制核
心是DSP,重点介绍了驱动电路中反馈信号除了基于増益放大和功率放大
产生的做分反馈和电流反馈外,通过获取高频信号幅值而得到的角位置
反馈。经过实际的测试这种驱动电路对扫描振镜扫描角的控制更加精确
与稳定,尤其在热像仪光轴校正、视场标定中更加精确和快捷。不仅如
此,本文提出的扫描镜驱动方法在激光扫描系统中同样可以借鉴参考。
图1输入信号处理电路
参考文献
杨臣华,梅遂生,林钓挺激光与红外工程手册M.北京:国防工
业出版社.199)
?]刘本善,裴先登,声祖弼.振镜扫描系统的特性研究.电子计算
机外部设各.1994,18(6)
作者简介
阮仁秋(1985-),硕士,工程师,主要从事红外成像技术及
图2输出信号处理电路
应用方而的研究