设计开发
激光共焦测头中音叉自振系统的优化设计
鲁娜娜1韩阳2
(1.天津航空机电有限公司天津300308 2.天津汉柏技术有限公司天津300308)
摘要：叉自据系统的振动稳定性对激光共焦测头测量系统的精度有重大的影响。笔者提出一种利用有限元分析方法,建立了章又自振系统的电一疆一结构场的n次顺序耦合模型，优化选择了永醒铁的材料，分析总结出在求磁铁的融报、激励线围和感应线图的巨数、战径和位置关系不同时青又自振系统的电磁场及振动的时域响应特性规律，进行了系统的优化设计。实验表明，安装了优化后的青叉自振系统的激光共焦测头的的长期稳定性为2μm,精度提高了8μm。
关键调：音叉自振系统稳定性有限元法电一硅一结构精合电础线围
中图分类号：TP212.13 引言
文截标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)07-0154-02
方程为：
激光共焦测头1-3是通过音叉自振系统振动产生的透镜焦点的变化来实现位移的测量。音振幅的稳定性较频率更难于控制，在测头长期运行中，其漂移甚至超出了10μm。音叉自振系统稳幅的
研究对提高激光共焦测头的精度具有重要的意义2.4。 1工作原理
音叉自振系统主要由音叉振动主体和正反馈激励系统组成。振动主体包括金属音叉、透镜两部分。正反馈激励系统由感应电磁线图、放大电路和激励电磁线圈三部分组成(图1)。
在考惯性力([M)和阻尼力([C))的情况下,音叉臂的运动
音受
olo 呷给入线
黑应线圈（水器性）激（水器铁）
输出线透镜
图1音叉自振系统结构示意图
d
+d
敢大题 PCB板
连绩中心
图2音叉自振系统仿真电磁场耦合模型图
[M + [c +[ μ = F(r)
(1)
式中：[M]为质量矩阵，[C]为阻尼矩阵,[K]为刚度矩阵，ü为节点加速度向量，为节点速度向量，u为节点位移向量。
600 soe UT
0000
(a)激励线圈匝数-幅值响应
270 240 a
150
120-1800
2300297300
(c)感应线图匝数-幅值响应
15 12 w·
2000
3500
500 250 量280
50
0.04
0找径12mm
0.16
(b)激励线圈线径-幅值响应
800 250
50
0.0502181702(d)感应线圈线径-幅值响应
d.oa
品线经格m
(e)感应线圈匝数-电压响应
(f)感应线圈线径-电压响应
图3线圈匝数、线径改变时系统响应规律
作者简介：鲁娜娜(1985-),女,河北唐山人,工程师,硕士研究生,主要从事于测试信息处理技术、测量与控制技术、三坐标测量系统和温
度传感器方面的研究，