光学头力矩器动态参数的测试方法 【技术领域】
本发明涉及一种光学头力矩器动态参数的测试方法，尤其涉及光盘驱动器中光学头力矩器动态参数的测试方法，属于光存储设备性能测试技术领域。
背景技术
在光盘系统中，力矩器是光学头伺服动作的实际执行部件。其作用在于，根据光学头在光盘读取过程中获取的误差信号，即聚焦和循迹误差信号，实时地驱动物镜运动，使得聚焦光斑能够克服光盘的起伏振动带来的光斑在盘片聚焦方向和循迹方向的偏移，从而精确地落在光盘的信息轨道上，实现高质量的数据读写。
力矩器的动态性能将直接决定聚焦伺服和循迹伺服系统所能达到的控制精度，是影响光学头读取准确性和稳定性的关键因素。力矩器的性能测试和质量控制对光学头的生产和品质保证具有极其重要的意义。力矩器结构复杂，参数众多，为了合理有效的评价力矩器的工作性能，必须精确的测量力矩器地各种参数，尤其是力矩器的动态参数。
《高密度光盘数据存储》(清华大学出版社出版，132～141页，徐端颐著)公开了一种力矩器动态参数的测试方法，该方法为间接测试方法，或者需要附加质量的半直接测试方法，其缺点是测试速度慢，测试精度低，不能精确测定高频段的动态特性，附加的质量又会影响力矩器本身的动态特性，随着力矩器工作频率要求的提高，这些方法无法满足实际测试的需要。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种光学头力矩器动态参数的测试方法，将已有的间接测试改变成直接测试，不需要在力矩器上增加任何附件，并提出该测试方法的数据处理过程。
本发明提出的光学头力矩器动态参数的测试方法，包括以下各步骤：
(1)在由低到高的不同频率f下分别输出固定幅值A的正弦信号；
(2)力矩器在上述正弦信号的驱动下产生抖动；
(3)使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，测得物镜上该反射点处的抖动速度；
(4)对上述速度信号进行积分，得到该点在上述频率f的正弦信号激励下的位移响应信号Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下的位移响应信号与驱动信号之间的相位差；
(5)分别绘制力矩器的幅值频率和相位频率特性曲线，其中幅值频率特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的幅值响应
其中相位频率特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的相位响应φ(f)；
(6)在上述幅值频率特性曲线上，得到下列力矩器动态参数：
灵敏度：为10(G/20)，其中G为幅值频率特性曲线的纵坐标；
一阶共振频率f0：与幅值频率特性曲线的低频段第一个共振峰对应的横坐标频率；
一阶共振峰值Q0：与f0对应的纵坐标和与5Hz对应的纵坐标之差；
二阶共振频率f1：与幅值频率特性曲线高频段的第二个共振峰处对应的横坐标频率；
二阶共振峰值Q1：与f1对应的纵坐标和5Hz对应的纵坐标之差；
在上述相位频率特性曲线上，纵坐标即为相应频率处的相位。
本发明提出的光学头力矩器动态参数的测试方法，相对于以前使用的间接测试方法，该方法不需使用任何附件，不影响力矩器本身的特性，测试速度快、测试精度高、可以测试低频至高频各个频段的动态特性，全面高精度地测试力矩器的动态性能曲线，得到力矩器的各项动态性能参数，用于评价力矩器的工作性能，实用性强。本发明的方法适用于力矩器的聚焦线圈和循迹线圈，二者测试和处理方法相同。
【具体实施方式】
本发明提出的光学头力矩器动态参数的测试方法，首先在由低到高的不同频率f下分别输出固定幅值A的正弦信号；力矩器在上述正弦信号的驱动下产生抖动；使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，测得物镜上该反射点处的抖动速度；对上述速度信号进行积分，得到该点在上述频率f的正弦信号激励下的位移响应信号Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下的位移响应信号与驱动信号之间的相位差；分别绘制力矩器的幅值频率和相位频率特性曲线，其中幅值频率特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的幅值响应其中相位频率特性曲线的横坐标为正弦信号的相应频率f，纵坐标为与该频率f相对应的相位响应φ(f)；在上述幅值频率特性曲线上，得到下列力矩器动态参数：
灵敏度：为10(G/20)，其中G为幅值频率特性曲线的纵坐标；
一阶共振频率f0：与幅值频率特性曲线的低频段第一个共振峰对应的横坐标频率；
一阶共振峰值Q0：与f0对应的纵坐标和与5Hz对应的纵坐标之差；
二阶共振频率f1：与幅值频率特性曲线高频段的第二个共振峰处对应的横坐标频率；
二阶共振峰值Q1：与f1对应的纵坐标和5Hz对应的纵坐标之差；
在上述相位频率特性曲线上，纵坐标即为相应频率处的相位。
下面详细介绍本发明的内容：
由低到高在对数坐标轴上等间距选取N组频率值，在这些不同频率f下分别依次输出固定幅值A的正弦信号，幅值的选取应保证力矩器能够正常抖动。将此正弦信号施加在力矩器上，驱动力矩器产生抖动。使一束激光照射到力矩器物镜的反射点上，要求该点有足够强的反射光强，利用激光多普勒干涉的原理，动态测得物镜上该反射点处的抖动速度。对该速度信号进行积分，得到该点在上述不同频率为f的信号激励下的位移响应信号为Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下位移响应信号的幅值，φ(f)是力矩器在频率为f的正弦信号驱动下的位移响应信号与驱动信号之间的相位差。绘制力矩器的幅值频率和相位频率特性曲线，其中幅值频率特性曲线的横坐标为正弦驱动信号的频率f，单位为赫兹(Hz)，横坐标使用对数坐标，纵坐标为与频率f相对应的幅值响应单位为分贝(dB)；其中相位频率特性曲线的横坐标为正弦驱动信号的频率f，单位为赫兹(Hz)，横坐标使用对数坐标，纵坐标为与频率f相对应的相位响应φ(f)，单位为度(°)。
在上述幅值频率特性曲线上，得到下列力矩器动态参数：(1)5Hz灵敏度：找出频率f＝5Hz处对应的纵坐标G1，则5Hz灵敏度为10(G1/20)，称为静态灵敏度，静态灵敏度将直接影响力矩器的动态特性和控制精度；(2)200Hz灵敏度：找出频率f＝200Hz处对应的纵坐标G2，则200Hz灵敏度为10(G2/20)，称为动态灵敏度；(3)一阶共振频率f0：与幅值频率特性曲线的低频段第一个共振峰对应的横坐标频率，一阶共振频率直接决定了力矩器的动态响应速度，表示力矩器的刚度及可动部件的质量；(4)一阶共振峰值Q0：与f0对应的纵坐标和与5Hz对应的纵坐标之差，一阶共振峰值反映了力矩器的阻尼特性；(5)二阶共振频率f1：与幅值频率特性曲线高频段的第二个共振峰处对应的横坐标频率，二阶共振频率反映了由诸多非线性因素引起的高阶振动模态；(6)二阶共振峰值Q1：与f1对应的纵坐标和5Hz对应的纵坐标之差，二阶共振峰值应该尽量小，以抑制力矩器非线性因素的影响，提高伺服控制精度。
在上述相位频率特性曲线上，得到下列力矩器动态参数：(1)1KHz相位：与频率f＝1KHz相对应的纵坐标；(2)5KHz相位：与频率f＝5KHz相对应的纵坐标；相位表示力矩器的响应对应于正弦信号频率的滞后程度。