發(fā)布時間：2020-05-15 18:17

【摘要】：本論文對一種懸線帶5°夾角的三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器進行了磁場分析、模態(tài)和諧響應(yīng)分析,通過與實驗對比建立三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器的磁場、低頻特性參數(shù)的仿真計算模型,同時對力矩器等效剛度模型和靈敏度方面等參數(shù)進行理論探討和優(yōu)化。 首先介紹光學(xué)頭系統(tǒng)組成以及力矩器實現(xiàn)聚焦運動和循跡運動的控制原理。力矩器作為光存儲讀取系統(tǒng)光學(xué)頭中最重要的部件之一,其性能的好壞決定著整個讀取頭的好壞。隨著光存儲的發(fā)展,特別是藍光存儲的出現(xiàn)傳統(tǒng)的二維懸線式力矩器已經(jīng)不能滿足需要,三維懸線式力矩器則成為新的發(fā)展方向。在國內(nèi)對于力矩器的研究還停留著二維力矩器上,而新的三維懸線式力矩器則國內(nèi)還處于空白。三維懸線式力矩器相對于二維力矩器具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和更高的靈敏度,其結(jié)構(gòu)尺寸也越來越小,因此具有很高的研究價值。力矩器的兩個主要運動:聚焦運動和循跡運動是力矩器最主要的方向上的參數(shù),兩個方向上的特性參數(shù)和實驗測試方法以及光學(xué)光學(xué)頭實現(xiàn)聚焦運動和循跡運動的原理都進行了測量和介紹。 利用有限元軟件ANSYS的磁場分析模塊,建立了三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器的磁場分析模型。三維懸線式力矩器實現(xiàn)聚焦運動、聚焦運動和傾斜補償運動是通過磁場中的通電線圈受力來實現(xiàn)的。對力矩器的磁場分布建立理論模型,永磁鐵磁場模型采用磁極化理論來建立,而畢奧-薩伐爾定律來建立通電線圈的磁場模型。利用有限元軟件ANSYS中的電磁場模塊,對線圈實體建模,并把電流源以電流密度的方式輸入,用矢量單元SOLID97代替標量單元,用MVP的方法求解得到力矩器線圈上的磁場分布和有效受力。 建立了三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器的低頻特性仿真分析模型。三維懸線式力矩器主要由可動部件和不可動部件組成,其中不可動部件主要包括磁鐵和軛鐵為磁場的主要組成部分,可動部件包括物鏡架、物鏡、五組線圈和六根懸線。三維懸線式力矩器在工作的時候是始終處于一種振動狀態(tài)。三維懸線式力矩器的力學(xué)特性參數(shù)如一階共振頻率、一階共振峰值、5Hz靈敏度和200Hz靈敏度等是體現(xiàn)力矩器性能的主要參數(shù)。利用ANSYS中的模態(tài)分析模塊提取力矩器可動部件的模態(tài)�？蓜硬考牡皖l區(qū)域主要為聚焦方向、循跡方向和傾斜方向上的固有頻率分別50.5Hz,54.8Hz,205.2Hz,三種模態(tài)模擬結(jié)果與實驗對比誤差小于1%;可動部件的高頻區(qū)域模態(tài)主要是物鏡架組件的彈性共振,且二階共振頻率均大于20kHz。采用ANSYS軟件中的諧響應(yīng)模塊對力矩器的特性參數(shù)進行模擬,而力矩器中的阻尼膠效應(yīng)則使用等效阻尼系統(tǒng)來模擬,通過與實驗對比仿真結(jié)果誤差在5%以內(nèi)。 利用材料力學(xué)建立了三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器的等效剛度模型。根據(jù)振動原理知道六根懸線都作為理想的懸臂梁結(jié)構(gòu)處理且這六根懸線為并聯(lián)的方式。對每根懸線進行受力分析,采用材料力學(xué)中梁的撓度原理求解得到力矩三個方向的等效剛度模型,通過與實驗結(jié)果對比誤差在5%以內(nèi)。并對懸線的長度、半徑、夾角、不同截面以及六根懸線截面的進行不同設(shè)計為力矩器的頻率優(yōu)化提供設(shè)計方案。 采用正交試驗設(shè)計做為分析方法,提取力矩器磁場的七個磁場因子對力矩器的靈敏度進行優(yōu)化。對力矩器磁場因子提取七個因子,利用三水平七因子的正交表分析,發(fā)現(xiàn)永磁鐵的位置和其磁極方向?qū)α仄鞯撵`敏度有較大的影響可以提高接近40%,為力矩器的靈敏度設(shè)計提供了設(shè)計基礎(chǔ)。
【圖文】：

DVD 類和光盤類產(chǎn)品生產(chǎn)及制造大國。以 DVD 播放機為代表的數(shù)字光盤機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)迅速建立并成長起來，現(xiàn)在有數(shù)十家 DVD 播放機生產(chǎn)商的產(chǎn)品正熱銷在國內(nèi)外市場，而我國制造的 DVD 光盤機在國際市場同樣具有很強的競爭能力。同時，我國也是 DVD 光碟機系統(tǒng)中主要部件光學(xué)頭的生產(chǎn)大國，到 2010 年大陸共生產(chǎn)各類光碟機光學(xué)頭約占世界總產(chǎn)量的 80％以上，但是這些光學(xué)頭企業(yè)都是國外公司扶持或合資的形式，能實現(xiàn)獨立自主的生產(chǎn)光學(xué)頭的企業(yè)非常小，而且能生成的都是低端的一些 CD、VCD 光學(xué)頭[12]，國內(nèi)自己形成的產(chǎn)業(yè)都是對光盤機或光學(xué)頭的來料加工或組裝模式，利潤低且處于被動地位。隨著我國成為最大的光存儲產(chǎn)品生產(chǎn)大國，但是我國并沒有掌握光盤系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，特別是在核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán)這兩個方面方面，這些專利和技術(shù)基本都被掌握在國外的一些大型企業(yè)中，國內(nèi)幾乎是空白。由于自身沒有光碟機和光學(xué)頭類產(chǎn)品的專利技術(shù)，而國外掌握這些技術(shù)的大型企業(yè)對我國的產(chǎn)品征收高額的專利費，就這一項每年我國就需要負大約接近 10 億美元的專利費。

芝為首的并與 NEC 開發(fā) Advanced Optical Disk(AOD)，并得到 DVD 聯(lián)盟的支持下更名為 HD DVD 的陣營相互爭斗下，2008 年最終 BD 系統(tǒng)戰(zhàn)勝了 HD DVD 并制定了相關(guān)的藍光光盤的標準，，稱為新一代光存儲發(fā)展的趨勢。藍光光盤是采用與 DVD 光盤相同的 1.2mm 厚的藍光碟片，但是其光學(xué)波長選用405nm的藍光波長的相對于DVD系統(tǒng)的650nm的讀寫器和CD系統(tǒng)中的紅光 780nm 讀取器。藍光光盤由于讀取器的波長更短，可以使得藍光光盤存儲的數(shù)據(jù)信息密度更大、存儲容量增大。一個單層的藍光光碟的容量為 25GB 或是27GB，足夠燒錄一個長達 4 小時的高解析影片，但是以 6x 倍速燒錄單層 25GB的藍光光碟卻只需大約 50 分鐘。 而雙層的藍光光碟容量可達到 46 或 54GB，足夠燒錄一個長達 8 小時的高解析影片，而容量為 100 或 200GB 的，分別是 4層及 8 層[14-17]。期 胡盛勇：三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器的特性研究及優(yōu)化 I137-6-
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP333.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 安永泉;趙剡;;紅外成像制導(dǎo)中的氣動熱輻射效應(yīng)機理[J];紅外與激光工程;2011年07期

2 ;[J];;年期

3 ;[J];;年期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王猛;柳波;張新宇;謝長生;張?zhí)煨?;紅光高清光存儲光學(xué)頭衍射物鏡的研究[A];2009年先進光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集（下冊）[C];2009年

2 班懷國;吳蘭鷹;郭瑞;;懸臂式力矩器高頻動態(tài)特性研究[A];北京力學(xué)學(xué)會第12屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

3 田立豐;易仕和;趙玉新;何霖;程忠宇;;超聲速彈頭光學(xué)頭罩NPLS流動顯示研究[A];第十三屆全國激波與激波管學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

4 陳林森;周小紅;魏國軍;邵潔;;亞微米數(shù)碼激光圖像光刻直寫系統(tǒng)及應(yīng)用[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

5 余慶選;于琳;韓新海;李艷秋;廖源;王冠中;廖源;方容川;;超分辨近場結(jié)構(gòu)中Sb薄膜的開關(guān)特性的機理探討[A];第九屆全國發(fā)光學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2001年

6 張國平;朱中儒;林琪;夏舸;李艷萍;陳思佳;;超高密度光子三維信息存儲中的快速讀寫技術(shù)[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

7 張培茗;李筠;陳家璧;莊松林;;像散法在波導(dǎo)多層光存儲調(diào)焦中的應(yīng)用[A];2005年中國光學(xué)學(xué)會全息與光學(xué)信息處理專業(yè)委員會年會暨建會20周年紀念會[C];2005年

8 陳徐宗;劉璐;齊向輝;薛健;原滿;段俊;趙磊;王青;張胤;趙建業(yè);張耿民;李明之;楊東海;王義遒;陳國柱;鄭凱;王超;高連山;;小型光抽運銫原子鐘與相關(guān)穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的研究進展[A];2009全國時間頻率學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

9 何良芳;黃琳;;DVD光學(xué)讀取頭物鏡的設(shè)計[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、廣西光學(xué)學(xué)會成立20周年年會論文集[C];2005年

10 侯立松;阮昊;李偉權(quán);;紅光高清光存儲:新一代多功能光盤NVD[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 朱仁康;DVD/CD光學(xué)頭通用技術(shù)規(guī)范發(fā)布[N];中國電子報;2002年

2 王子欣;DVD光頭標準有了“中國版”[N];中國電子報;2002年

3 一鳴;DVD關(guān)鍵件亟待國產(chǎn)化[N];中國電子報;2003年

4 新建;磁力吸入式電腦光驅(qū)獲專利[N];中國商報;2006年

5 本報記者 韓雪飛;解讀DVD“中國標準”[N];中國消費者報;2003年

6 ;精密磁力吸入式光盤技術(shù)成功研制[N];中國電子報;2006年

7 記者　 周敢普;我首創(chuàng)高精密磁力吸入式電腦光驅(qū)[N];科技日報;2006年

8 ;我國光電子產(chǎn)業(yè)群體突破[N];中國電子報;2002年

9 記者　 母曉潔;高清碟機又出黑馬 NVD亮相光博會[N];中國電子報;2006年

10 曉潔;海峽兩岸共推紅光高清光盤[N];中國電子報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 胡盛勇;三維懸線式藍光光學(xué)頭力矩器的特性研究及優(yōu)化[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 汝繼剛;高密度光學(xué)頭懸線式力矩器動態(tài)特性的研究[D];清華大學(xué);2006年

3 白永林;超高密度光盤存儲關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所）;2003年

4 田立豐;超聲速光學(xué)頭罩流場精細結(jié)構(gòu)及其氣動光學(xué)效應(yīng)的機理研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

5 唐毅;波形調(diào)制多階光盤的內(nèi)部2年關(guān)鍵技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 汪洋;藍光光學(xué)頭參數(shù)評價系統(tǒng)的技術(shù)研究[D];武漢工程大學(xué);2011年

2 郭波;基于LabVIEW的紅光高清光學(xué)頭測試系統(tǒng)研究[D];武漢工程大學(xué);2010年

3 王建軍;計算機光學(xué)頭的檢測設(shè)備技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2002年

4 趙蘭;基于LabVIEW的CD/DVD光學(xué)頭ACT特性測試系統(tǒng)研究[D];武漢工程大學(xué);2006年

5 雷雙艷;光存儲關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

6 王珂;石英撓性加速度計偏值和標度因數(shù)穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

7 賈麗;提高光存儲性能參數(shù)的理論研究[D];長春理工大學(xué);2008年

8 王一鳴;光盤驅(qū)動器隔振系統(tǒng)模態(tài)分析及動態(tài)性能研究[D];華中科技大學(xué);2004年

9 耶曉東;新型CMYK密度測量的原理研究與系統(tǒng)初步實現(xiàn)[D];西安理工大學(xué);2006年

10 朱楊柱;噴流致冷的超聲速光學(xué)頭罩流動及氣動光學(xué)機理試驗研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

本文編號：2665444