检流计式激光扫描器(振镜)早在二十年前就已经得到应用[l1。许多以振镜为关键部件的科研成果正越来越在国民经济中发挥作用。人们对振镜也提出更高的要求，希望它精度高、速度快、偏角大、可靠性好。其中，精度和速度二个指标尤为重要[2]。

　　几年来，我们所研制的动圈式GCS型和动铁式GIS型振镜的性能指标如表1。动圈式结构的振镜是最先得到应用的一种类型。其最大特点是转子的电感L较小，因为驱动线圈是一组空芯绕组，时间常数T--L/R(R是线圈电阻值)很小，这对提高振镜的速度有利;第二，定子和转子之间无磁滞效应，可提高振镜精度;第三，偏角大，机械偏角可达30度，(P--P)。但这种振镜的线圈引出线在高频偏转时易于断裂，影响了使用的可靠性。

　　动铁式结构的振镜[1]是利用驱动线圈产生的磁场与偏置磁场合成的磁通令对角两极靴的气隙磁感强度B。增强，另两对角极靴的磁感强度减弱，转子因此来回偏摆运动。所以，动铁式转子的惯量可以做得很小。而且，转子有较大的刚性，其力矩惯量比高于动圈式的结构。但线圈绕在铁芯上，电感L就较大，时间常数T较大。定、转子之间有磁滞效应，对偏转精度淆一定影响，由于极靴的限制，偏转角不易做大。

　　振镜的使用材料

　　1.稀土磁钢的应用

　　振镜的转矩M都是正比于气隙的磁感强度Bo。动圈式振镜的气隙中有线圈存在，气隙较大。要维持足够的Bo，必须要有较高的磁能积、高矫顽力，且去磁曲线基本上为一直线的永磁钢。稀土磁钢经合理设计后B。可达9000--9500高斯。第二代永磁(衫钻型)的最大磁能积为24~27兆高奥，矫顽力不小于8.5千奥斯特。第三代永磁(钦铁硼)的磁能积达32--36净高奥，矫顽力为9千奥斯特。而一般的铝镍钻磁钢的磁能积只有5~8兆高奥，矫顽力仅几百奥斯特。故稀土磁钢的问世对振镜的发展起了推动作用。但钦铁硼的居里温度较低，使用时需综合考虑。从计算还可知，驱动线圈的功率损耗按增加的磁通密度平方关系降低，振镜内过度的温升将影响各个部件(包括电子元件)的正常运行。由此将引起零漂误差、增益漂移误差。因此高能积的磁钢应用，对提高振镜的精度速度有着重要作用。

　　2.微型轴承的挑选

　　振镜轴承应经过严格的挑选。最好要选择小油隙轴承。由于轴承的缺陷使得轴承的滚动力矩不规则地起伏而产生噪音，这些噪音(如钢珠和滚道的不圆度、尘粒、油污的混入)合引起振镜的摆动误差和重复误差。由测量可知，光束运动的摆动误差典型值为50微弧度，而其中由轴承引起的摆动误差大约是10微弧度。在振镜偏转士6.5度时，扫描器重复误差的典型指标为士0.02%。在安装时要有一个轴承预置力，把轴承的噪音降低到最小。

　　3.环氧的应用

　　在动铁式振镜和传感器的装配过程中，需要环氧灌封。应合理地挑选环氧和填充剂，使得浇灌在振镜中的环氧热膨胀系数最小。由环氧而起的部件变形，将直接影响振镜精度。

　　4.金属软磁材料的选择

　　金属软磁材料是振镜中主要的工程材料之一。它的特征是，矫顽力HC较小，通常只有奥斯特。第二，导磁率大，最大导磁率从几千到几十万，甚至可高达100万以上。因此，它的磁滞回线较窄，磁滞损耗很小，磁阻也低，极易被磁化或退磁。

　　在振镜中主要用电工纯铁和铁镍合金。软磁材料的合理应用直接关系到振镜的精度，速度与成本。

　　电容位置传感器

　　我们所用的圆筒形电容位置传感器结构如图1。这种形状的电容传感器加工比较简单，且牢固紧凑。电容的动片部分实际上是转子的延长部分，定子是四片对称的圆弧形铜板。

　　根据为电容器介电常数，A为电容定片与动片的覆盖面积，g为定动片的间距)。转角变动一个，将引起一个线性的△C变化，通过电容传感器的解调电路可以解得△C线性地转换成电压△V，将△V适当放大后，即是传感器电容变化△C所对应的转子偏转角的位置输出。但是应注意，平板电容器的边缘部分的静电场分布，并不像平板电容的中间部分是均匀场。如果传感器的转子偏角过分大时，在电容变小的那一侧这种边缘效应就会是不容忽视的，这使电容量的变化和偏角的线性关系逐渐变坏。

　　传感器的加工质量(定片和动片的圆度、安装的同心度等)直接关系着振镜的偏转线性度。近年来，美国通用扫描公司采用的运动电介质型电容传感器，可以减小对各种干扰的敏感性，从而使振镜精度大大提高。

　　总之，为达到振镜的高精度和快速度，往往是多因素的综合结果，在多数情况下不能兼得，对设计者来说，有一个合理选择问题。

　　参考文献

　　[1]李瑾瑜等，《应用激光》，1981，1(1)，48

　　[2]B。Rohr，Lasers&Optronies，一992，Feb.，15