本論文加速規的設計重點為利用光碟讀取頭中現有的組件來達到加速規的 功能,而不需要另行加裝彈簧質量系統。利用光碟讀取頭中的物鏡與音圈馬達組 成彈簧質量系統,再結合光碟讀取頭中的光學位移感測機制來量測質量塊的位 移,使光碟讀取頭具有加速規的功能。利用壓電式奈米定位器產生穩定可控之激 振加速度來對加速規進行特性研究,成功驗證其性能。最後再使用低通濾波器來 提升操作頻寬,並對加速規的解析度與正規化使用進行特性研究,如此完成以光 碟讀取頭為基礎的加速規。
本論文所建構之加速規具有以下的特性,不加裝其他輔助設備的原始狀態具 有20Hz 的操作頻寬,敏感度為 130V/g,誤差值在 1%以內。在使用低通濾波器 來提昇操作頻寬後可以達到 30Hz,敏感度為 117 V/g,但會造成誤差值增加至 3%。加速規的解析度為 0.17μg,測量的加速度極限為 50mg。
本論文所建構之加速規適用於偵測單一維度與低頻率的加速度訊號。由於細 金屬絲無法完美導引質量塊只朝量測方向呈線性移動,因此其他非量測方向的加 速度會導致質量塊的旋轉造成誤差,在使用上必須特別注意。應用的範圍適合單 維度的加速度值量測,例如樓板的振動、地震的預警系統、交通載具的直線加減 速量測或是在精密量測中輔助評估系統所受到的振動影響。
在未來的發展上,可以利用VCM 進行質量塊位置的控制進而達到另一種型
態的加速規,預期可使加速規具有更大的加速度量測範圍。目前加速規使用上 VCM 的功用為移動質量塊於位移感測機制的測量範圍中心後不再調整控制電 壓,使質量塊能夠在位移感測機制的測量範圍內移動,因此可量測的加速度值範 圍受限於位移感測機制的測量範圍。為了增加可量測的加速度值範圍,在不改變 加速規結構的條件下利用 VCM 將質量塊移動至位移感測機制的測量範圍中心 後,將位移感測機制的訊號做回饋控制,當加速度產生導致質量塊移動時,立刻 使用位移感測機制的訊號來調整VCM 的控制電壓使質量塊保持在位移感測機制 測量範圍中心。藉由VCM 提供的施力平衡加速度所產生對質量塊的施力,如此 建立VCM 的控制電壓與加速度之間的敏感度達到另一種型態的加速規。利用這 種方法可改善本論文所建構之加速規量測之加速度值受限於S 曲線的問題,使加 速規具備更大的加速度量測範圍。
目前市面上光碟機發展最新的技術為藍光 DVD,使用的藍光雷射波長為 405nm,可對光碟進行高密度記錄與讀取。若是改用藍光雷射二極體(405nm)來 取代現在的紅光雷射二極體(655nm),依照其光學特性可以預期加速規的敏感度 會獲得提昇。
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