光盘光学头抗振性研究

　　引　言

　　光盘驱动器加固技术是在恶劣环境下保证光盘驱动器能正常工作,以满足军用要求的技术。光盘光学头抗振动、抗冲击是加固技术的重要组成部分,光学头聚焦伺服误差是衡量光盘机正常工作的一个重要指标。在光盘机非振动情况下,光学头聚焦误差已有文章作了分析[3]。

　　本文在光盘机受振动与冲击情况下进行了聚焦伺服误差理论分析,得出了它的频率响应特性。进行了光盘机隔振防冲击加固设计,研制了一套小型化无谐振峰隔振装置,使光盘机在军用条件下能正常工作。

　　1　理论分析

　　1.1　振动对聚焦伺服的影响

　　光盘机聚焦伺服系统动力学模型如图1所示。聚焦误差信号经过功率放大后输入到音圈电机上产生伺服力F(t)以消除聚焦误差。

　　设光盘机基座及盘片振动为u(t),聚焦物镜位移为y(t),k为弹簧刚度,c为阻尼,m为聚焦物镜质量,E为聚焦物镜的驱动线圈,t为时间。则音圈上电压平衡方程及物镜动力学方程分别为

式中ωn为固有角频率,ζ为阻尼比,ω为光头聚焦物镜系统垂直振动的角频率。当系统ζ为0.1,k0为1时,如图2所示聚焦伺服反馈系统闭环共振频率为1.5kHz。

　　1. 2盘片轴向抖动对聚焦伺服的影响(图3)

　　音圈电fi) L电压平衡方程及物镜动力学方程分别为

　　2　商用光盘机的耐振性

　　综合分析图3和图4可以得出民用光盘机耐振曲线。设盘片轴向抖动的幅值为±100μm、频率30Hz,则引起的聚焦误差为

　　可见在无振动、冲击情况下,聚焦伺服系统足以消除盘片抖动对聚焦误差的影响。光盘聚焦物镜的焦深为±2μm,允许误差δ=0.1μm,根据这个允许值结合图3和上面的结论,得出民用光盘机耐振曲线如图5所示。将光盘机放在振动台上做耐振实验,得到一组实验值(图5),实验值与理论曲线基本吻合。

　　3　光盘光学头的抗振系统设计

　　要求的光盘机抗振性是:

　　振动　3.5g时,为5～2000Hz;

　　冲击　20g时,为11ms半正弦波。

　　由光盘机的耐振曲线可知,光盘机在低频域只能承受不到1g振动,在高频域抗振性不到0.5g,要想光盘机在军用恶劣条件下正常工作,必须对其进行加固。

　　通常,一般的隔振系统在5～2000Hz范围内都有一个令人头痛的共振峰。本文中设计了一套微型化超低固有频率隔振系统,对光盘机进行加固。取得了满意效果,实现了该系统在使用频率范围内无共振峰。

　　图6为隔振系统动力学模型,其幅频特性为[1]