用FPGA实现二维压电扫描镜的磁滞补偿

摘要

针对二维压电扫描镜中压电陶瓷的磁滞效应,根据Madelung规则和汝长海等的理论建立模型,采用精确计算目标偏转后位置对应的输出电压方法,补偿磁滞带来的扫描角度非线性问题。首先测得主磁滞环的电压-位移曲线,存入FLASH中构造磁滞对应表;然后,利用现场可编程门阵列(FPGA)具有的强大时序处理能力和高速运算能力精确地进行算法处理,补偿压电陶瓷的磁滞效应;最后,通过D/A模块输出结果,配合外围电压放大电路控制扫描镜的精确偏转。测试平台主要由He-Ne激光器、扫描镜、位置敏感探测器(PSD)和NI数据采集卡等搭建而成,用LabVIEW编写测试程序,可以直接测量扫描镜的偏转角度信息。校正前压电扫描镜偏转角度的最大误差为2.5mrad,开环补偿算法校正后成功地将偏转误差控制在0.3mrad内,磁滞效应的校正取得了理想的效果。