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正文內(nèi)容

激光信號(hào)拾取系統(tǒng)ppt課件(編輯修改稿)

2025-05-28 08:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 節(jié)受控對象 , 難以使伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性 、 快速性和準(zhǔn) 確性都滿足要求 。 應(yīng) 從調(diào)節(jié)力度和調(diào)節(jié)方向兩個(gè)方面來改善伺服性能 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 41頁 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件的控制信號(hào) U0(t)= Ke(t)。 K: 開環(huán)增益 e(t):誤差信號(hào) 調(diào)節(jié)力度:增益 K 調(diào)節(jié)方向 : e(t)的相位 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 42頁 增益控制 伺服系統(tǒng)的誤差信號(hào)放大器增益正比于系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的力度 , 它直接決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 、 快速性和準(zhǔn)確性 。 增益偏小 , 調(diào)節(jié)力不夠 , 會(huì)使系統(tǒng)反應(yīng)遲緩而 導(dǎo)致快速性和準(zhǔn)確性劣化 ;若 增益偏大 , 調(diào)節(jié)力度過強(qiáng) ,系統(tǒng)反應(yīng)靈敏 , 但使過調(diào)量增大 , 振蕩次數(shù)增加 ,從而導(dǎo)致過渡過程時(shí)間變長 , 快速性變差 , 嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)發(fā)生大幅振蕩而失去穩(wěn)定性 。 伺服系統(tǒng)的開路增益應(yīng)控制在一個(gè)適中的范圍內(nèi) , 兼顧穩(wěn)定性 、 快速性和準(zhǔn)確性 。 伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) (線圈 、 電動(dòng)機(jī)等 )對不同頻率的控制信號(hào)U0(t), 具有不同的位移幅度響應(yīng) 。 因此 , 對不同頻率的 e(t), 應(yīng)采用不同的調(diào)節(jié)力度 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 43頁 相位校正 U0(t)的相位決定了調(diào)節(jié)作用的方向和時(shí)機(jī) , 它也是影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性 、 快速性和準(zhǔn)確性的重要因素 。 在伺服系統(tǒng)中 , 因?yàn)樗欧{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和受控對象存在慣性 , 使得用控制信號(hào) U0(t)去驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) , 所產(chǎn)生的受控對象的變化總是滯后于 U0(t)的變化 , 而且滯后的過程也因 Uo(t)頻率不同而異 。 因此 , 有必要對U0(t)的相位進(jìn)行預(yù)校正 。 適當(dāng)?shù)南辔恍U筛纳扑欧到y(tǒng)的性能 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 44頁 聚焦伺服 聚焦伺服是使激光頭與光盤上信息紋跡之間的距離保持恒定 。 光盤在旋轉(zhuǎn)時(shí) , 由于光盤和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制造誤差 , 會(huì)出現(xiàn)或多或少的 上下抖動(dòng) 。 當(dāng)光盤出現(xiàn)上下抖動(dòng)時(shí) , 聚焦伺服電路輸出與抖動(dòng)量成比例的聚焦驅(qū)動(dòng)電流 , 使物鏡作相 應(yīng)的上下移動(dòng) , 焦點(diǎn)始終落在信息紋跡上 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 45頁 (一 )聚焦誤差檢測 檢測聚焦誤差就是檢測光盤信號(hào)面與物鏡的距離 聚焦誤差檢測方法: 像散法 和 博科法 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 46頁 l、 像散法 像散法聚焦誤差檢測方法 :在反射光路中安裝了一個(gè)半圓柱形透鏡 、 利用半圓柱形透鏡只在一個(gè)方向上有聚焦能力的特性 , 能將通過它的光束變換成橫截面為正交的橢圓 (即最初呈縱向橢圓形 , 然后接近圓形 , 最后呈橫向橢圓形 ), 利用這一特性 , 在準(zhǔn)確聚焦的情況下 , 將四分割光檢測器安裝在圓形位置上 , 使 四個(gè)光檢測器輸入均等的光通量 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 47頁 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 48頁 四個(gè)光檢測器的輸出電流分別記為 IA、 IB、 IC、 ID。 聚焦誤差信號(hào) FE= (IA+ IC)(IB+ID)。 FE= 0, 表示焦點(diǎn)位置正確 FE> 0, 表示焦點(diǎn)位置過遠(yuǎn) FE< 0, 表示焦點(diǎn)位置過近 FE信號(hào)的正負(fù)反映了焦點(diǎn)位置是過遠(yuǎn)還是過近 , 決定是向上還是向下移動(dòng)物鏡 , FE信號(hào)絕對值的大小反映了偏離焦點(diǎn)的程度 , 決定了物鏡移動(dòng)距離的大小 。 三光束激光頭一般采用像散法 來獲得聚焦誤差信號(hào) 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 49頁 利用 棱鏡 (稱為傅科棱鏡 )對光束有一分為二的功能 ,在反射光會(huì)聚光路中的焦點(diǎn)處安裝一個(gè)傅科棱鏡 。 準(zhǔn)確聚焦時(shí) , 傅科棱鏡的反射光在兩個(gè)二分割光檢測器上的 光像呈圓形 散焦時(shí) . 傅科棱鏡的反射光在兩個(gè)二分割光檢測器上的 光像呈半圓形 焦距過近時(shí) , 其光分布是 外側(cè)明亮 焦距過遠(yuǎn)時(shí) , 其光分布是 內(nèi)側(cè)明亮 比較器檢測出的這種明暗所對應(yīng)的電信號(hào)的差值就是聚焦誤差信號(hào) 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 50頁 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 51頁 (二 )聚焦伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 聚焦伺服調(diào)節(jié)是通過激光頭的物鏡機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)來調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的位置 。 激光頭聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用與 喇叭音圈 相似的結(jié)構(gòu) 。 聚焦誤差信號(hào)經(jīng)放大后產(chǎn)生的電流通過聚焦線圈 ,產(chǎn)生 磁場力 , 使物鏡上下移動(dòng) 。 聚焦線圈電流的大小決定物鏡移動(dòng)的距離 , 電流的方向決定物鏡移動(dòng)的方向 。 聚焦伺服有一定的控制范圍 , 當(dāng)焦距超出控制范圍時(shí) , 聚焦伺服不起作用 。 控制系統(tǒng)設(shè)置初始聚焦搜索程序 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 52頁 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 53頁 三、循跡伺服 循跡伺服就是使物境跟蹤光盤的偏心 , 在循跡方向進(jìn)行校正 , 以準(zhǔn)確讀取信息紋跡 。 由于光盤的制造誤差 , 如紋跡的同軸度誤差和主軸電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的抖晃 、 光盤旋轉(zhuǎn)過程中引起的偏心位移 ,都會(huì)使掃描光束偏離紋跡 。 要保證激光束準(zhǔn)確掃描信息紋跡 , 必須采用循跡伺服控制 。 通過循跡伺服控制后 , 可以將掃描紋跡誤差值控制在 ? 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 54頁 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 55頁 循跡誤差檢測方法 循跡誤差檢測方法: 三點(diǎn)法 、 推挽法和微分相位法 。 三點(diǎn)法 三點(diǎn)法又稱三束法 , 用于三光束激光頭 。 其光檢測器由六只光電二極管構(gòu)成 , 中間配置了四只 (A、 B、C、 D), 并緊靠在一起 , 兩側(cè)各配置了一只 (E和 F)。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 56頁 激光二極管發(fā)射的激光束經(jīng)衍射光柵分成三束光,中間是主光束,兩側(cè)是輔助光束。這三束光經(jīng)光盤反射后投射到光檢測器上。主光束投射到中間的四只光電二極管上,轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)經(jīng)混合放大后形成 RF信號(hào)(即 A+ B+ C+D)。 這四個(gè)電信號(hào)經(jīng) (A+C)(B+D)運(yùn)算,產(chǎn)生 聚焦誤差信號(hào) 。兩側(cè)的輔助光束分別投射到 E和 F兩只光電二極管上,產(chǎn)生的電信號(hào)用于循跡伺服。當(dāng)主光束的光點(diǎn)位于紋跡正中時(shí) , 兩個(gè)輔助光束反射光量相等,照射在兩個(gè)光檢測器 E、 F上產(chǎn)生的電信號(hào)相等。當(dāng)紋跡左右偏離時(shí), E、 F上的光通量分布就出現(xiàn)差異,產(chǎn)生的電信號(hào)就不相等。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 57頁 若將 E、 F兩只光敏管轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)送到減法器去運(yùn)算,即 TE= E- F, 減法器輸出信號(hào)的正負(fù)反映了主光束偏移信息紋跡的方向,其絕對值的大小反映了 偏移的程度 ,這個(gè)信號(hào)就是循跡誤差信號(hào)。 伺服電路利用循跡誤差信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流去改變循跡線圈中的電流方向與大小,控制物鏡作水平方向微動(dòng),校正光點(diǎn)位置,使主光束始終在紋跡中心線上掃描。 這種方法產(chǎn)生的循跡誤差信號(hào) 優(yōu)點(diǎn): 靈敏度高 , 循跡動(dòng)作準(zhǔn)確 、 穩(wěn)定 、 工作可靠 。 缺點(diǎn): 光學(xué)系統(tǒng)較復(fù)雜 , 需要衍射光柵 , 激光輸出利用率較低 , 調(diào)節(jié)也較麻煩 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 58頁 推挽法 推挽法又稱反射光強(qiáng)分布式或衍射光方式。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 59頁 當(dāng)光束投射到無坑處時(shí),激光全反射,即反射光最強(qiáng);當(dāng)投射到坑處時(shí),反射光最弱,即 反射光被有坑和無坑調(diào)制 。若將接收反射光的光電二極管分成一左一右,當(dāng)光束準(zhǔn)確投射在信息紋跡 (即坑 )上時(shí),左右兩只光電二極管接收等量的反射光,經(jīng)減法器運(yùn)算后輸出為 0,當(dāng)激光束向左或向右偏移信息紋跡時(shí),反射光強(qiáng)度左右便不對稱。 當(dāng)向左偏時(shí),左邊反射光強(qiáng)度大于右邊,當(dāng)向右偏時(shí),右邊反射光強(qiáng)度大于左邊,左右兩只光電二極管轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)的大小便出現(xiàn)差異,經(jīng)減法器運(yùn)算后的輸出便不 為 0,可能為正,也可能為負(fù)。 輸出信號(hào)的正負(fù)反映了偏移信息紋跡的方向,其絕對值的大小反映了偏移量的多少。這個(gè)信號(hào)就是循跡誤差信號(hào)。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 60頁 微分相位檢測法 一般用于單光束型激光頭 , 其原理是利用光點(diǎn)投射在信號(hào)坑的瞬間 , 在紋跡偏離左邊或右邊時(shí)兩個(gè)光檢測器輸入的光通量分布會(huì)左右顛倒 , 采用兩對角線的相位比較 , 就可以將左上方或右上方的 光通量分布變換成正負(fù)極性誤差信號(hào) 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 61頁 光盤正常重放所用循跡伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與聚焦伺服原理相同 , 循跡線圈繞向與聚焦線圈繞向互相垂直 , 循跡誤差電流通過循跡線圈 , 驅(qū)動(dòng)物鏡水平移動(dòng) , 使光束準(zhǔn)確跟蹤紋跡 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 62頁 四、進(jìn)給伺服 循跡伺服是使物鏡跟蹤紋跡中心并補(bǔ)償光盤的偏心 , 光束在光盤上的調(diào)節(jié)范圍不小于 1mm即可 ;但光盤從信號(hào)引入紋跡到信號(hào)引出紋跡 , 其距離有 35mm, 這就要靠 進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光頭在光盤半徑方向上作 35mm的長距離移動(dòng) 光束除了正常跟蹤掃描紋跡 , 有時(shí)要根據(jù)操作指令 , 完成快速隨機(jī)讀取 , 要求激光頭有 大幅度跨越紋跡的動(dòng)作 ,并準(zhǔn)確將光束置于所需的紋跡位置 , 這也要 靠進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)來完成 。 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 63頁 第 2章 激光信號(hào)拾取系統(tǒng) 2022年 5月 29日星期日 第 64頁 進(jìn)結(jié)伺服機(jī)構(gòu)組成 :進(jìn)給伺服電路和進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成 :進(jìn)給電動(dòng)機(jī) 、 齒輪 、 齒條 、 滑管和導(dǎo)軸 。 齒條與滑管和激光頭連接在一起 , 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) , 齒輪帶動(dòng)齒條移動(dòng) , 齒條帶動(dòng)激光頭在導(dǎo)軸上移動(dòng) 。 進(jìn)給伺服控制器還要受系統(tǒng)控制微處理器的控制 。 在開機(jī)或停止工作時(shí) , 通過進(jìn)給伺服使激光頭停在光盤引入?yún)^(qū)的位置 (即光盤的最內(nèi)圈 )。 為了避免激光頭組件碰撞光盤夾持器或主軸電動(dòng)機(jī) ,
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