基于二维PSD的扫描镜测试系统及方法

本申请涉及微电机系统，特别涉及一种基于二维psd(positionsensitive detector，位置探测器)的扫描镜测试系统及方法。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)扫描镜是可以应用于激光雷达系统中，充当光学扭转器件，因此其性能的好坏影响了该系统工作的好坏，同时影响着整个系统工作的稳定性。

2、mems扫描镜按驱动方式分类可以分为静电、电热、电磁、压电四种驱动方式，相关技术中的mems扫描镜的共有技术指标为谐振频率、光学扫描角(最大扫描角)和角分辨率(角精度)。

3、然而，相关技术中对于mems扫描镜的制作工艺水平有限，无法保证每一批次mems扫描镜的性能指标完全一致，且其扫描镜测试系统中的测试装置较复杂、测量程序较繁琐、测量精度较低。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于二维psd的扫描镜测试系统及方法，以解决相关技术中对扫描镜测试检测装置的测试水平有限，导致装置测量精度较低；且装置结构复杂，装载的测量程序繁琐，使得测试效率较低等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种基于二维psd的扫描镜测试系统，包括：待测扫描镜；输入组件，用于输入光束和驱动信号给所述待测扫描镜；二维位置传感器psd，用于记录所述待测扫描镜扫描时的电压信号；采集模块，用于采集二维psd检测到的电压信号；上位机，用于控制所述输入组件输入所述输入光束和驱动信号给所述待测扫描镜，利用所述驱动信号驱动所述待测扫描镜转动，所述待测扫描镜将所述光束反射至所述二维psd，解析所述电压信号得到待测扫描镜扫描产生的图案数据，并根据所述图案数据计算所述待测扫描镜的关键参数。

3、可选地，所述关键参数包括谐振频率、最大扫描角和角分辨率。

4、可选地，所述上位机进一步用于：控制所述输入组件按照第一时间间隔输入驱动信号，根据对应图案数据中扫描图形在x轴和y轴的宽度确定所述扫描图形在x轴和y轴的最大宽度；改变所述驱动信号的驱动频率，控制所述输入组件按照第二时间间隔输入改变驱动频率的驱动信号，若扫描图形在x轴和y轴的宽度为最大宽度，对应的驱动频率为所述待测扫描镜在x轴和y轴的谐振频率。

5、可选地，所述上位机进一步用于：根据所述扫描图形在x轴的最大宽度、以及所述待测扫描镜与所述二维psd之间距离计算所述待测扫描镜在x轴的最大扫描角，根据所述扫描图形在y轴的最大宽度、以及所述待测扫描镜与所述二维psd之间距离计算所述待测扫描镜在y轴的最大扫描角。

6、可选地，所述上位机进一步用于：获取所述待测扫描镜内置角度传感器输出所述待测扫描镜的转角真实值；根据多组所述转角测量值和所述转角理论值计算标准差，将所述标准差作为所述待测扫描镜的角分辨率。

7、可选地，所述输入组件包括激光器、信号发生器和电压放大器，其中，所述激光器、所述待测扫描镜和所述二维psd的中心处于同一水平线，所述电压放大器用于放大所述信号发生器输入的驱动信号。

8、可选地，所述待测扫描镜反射的光束垂直打在所述二维psd上。

9、可选地，所述基于二维psd的扫描镜测试系统还包括：光学夹具，用于固定所述输入组件和所述二维psd。

10、可选地，所述采集模块为数据采集卡。

11、本申请第二方面实施例提供一种基于二维psd的扫描镜测试方法，所述方法利用如上述实施例所述的基于二维psd的扫描镜测试系统进行测试，其中，所述方法包括以下步骤：控制输入组件按照第一时间间隔输入驱动信号，根据对应图案数据中扫描图形在x轴和y轴的宽度确定所述扫描图形在x轴和y轴的最大宽度；改变所述驱动信号的驱动频率，控制所述输入组件按照第二时间间隔输入改变驱动频率的驱动信号，若扫描图形在x轴和y轴的宽度为最大宽度，对应的驱动频率为待测扫描镜在x轴和y轴的谐振频率；根据所述扫描图形在x轴的最大宽度、以及所述待测扫描镜与所述二维psd之间距离计算所述待测扫描镜在x轴的最大扫描角，根据所述扫描图形在y轴的最大宽度、以及所述待测扫描镜与所述二维psd之间距离计算所述待测扫描镜在y轴的最大扫描角；获取所述待测扫描镜内置角度传感器输出所述待测扫描镜的转角真实值，根据多组所述转角测量值和所述转角理论值计算标准差，将所述标准差作为所述待测扫描镜的角分辨率。

12、由此，本申请至少具有如下有益效果：

13、本申请实施例可以利用一种基于二维psd的扫描镜测试系统，对扫描镜的谐振频率、最大扫描角度及角分辨率进行计算获取，该系统结构简单，使得对于扫描镜参数的检测效率提高；由于本申请实施例利用二维psd位置传感器测量扫描镜在光屏上形成的图形长度，且二维psd位置传感器精度较高，因此可以在降低测量误差的同时提升测试精度，进而提高测试结果准确性和测试方法的可靠性，满足实际使用需要。

14、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述关键参数包括谐振频率、最大扫描角和角分辨率。

3.根据权利要求2所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述上位机进一步用于：

4.根据权利要求3所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述上位机进一步用于：

5.根据权利要求2所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述上位机进一步用于：

6.根据权利要求1所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述输入组件包括激光器、信号发生器和电压放大器，其中，所述激光器、所述待测扫描镜和所述二维psd的中心处于同一水平线，所述电压放大器用于放大所述信号发生器输入的驱动信号。

7.根据权利要求6所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述待测扫描镜反射的光束垂直打在所述二维psd上。

8.根据权利要求1所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的基于二维psd的扫描镜测试系统，其特征在于，所述采集模块为数据采集卡。

10.一种基于二维psd的扫描镜测试方法，其特征在于，所述方法利用如权要求1-9任意一项所述的基于二维psd的扫描镜测试系统进行测试，其中，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及微电机系统技术领域，特别涉及一种基于二维PSD的扫描镜测试系统及方法，其中，系统包括：待测扫描镜；输入组件，用于输入光束和驱动信号给待测扫描镜；二维位置传感器PSD，用于记录待测扫描镜扫描时的电压信号；采集模块，用于采集二维PSD检测到的电压信号；上位机，用于控制输入组件输入光束和驱动信号给待测扫描镜，利用驱动信号驱动待测扫描镜转动，待测扫描镜将光束反射至二维PSD，解析电压信号得到待测扫描镜扫描产生的图案数据，并根据图案数据计算待测扫描镜的关键参数。由此，解决了相关技术中对扫描镜测试检测装置的测试水平有限，导致装置测量精度较低；且装置结构复杂，装载的测量程序繁琐，使得测试效率较低等问题。

技术研发人员：王俊亚,郭和祥,张锐,宫伟,陈海军,熊圣新,尤政
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16