CN107402061B - 谐振式扫描镜幅值测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微光机电(MOEMS)领域，具体涉及一种谐振式扫描镜幅值测量系统及方法。系统包括激光器、用于固定激光器及待测扫描镜的工装夹具、光敏固定标尺及设置在光敏固定标尺上的至少2个光电探测器；激光光线入射至待测扫描镜中心；入射光线经待测扫描镜反射形成扫描路径；多个光电探测器捕捉反射光线产生标志各自位置的电信号；依据步骤三得到的电信号及各光电探测器的位置关系计算得到待测扫描镜的振动幅值。利用多个光电探测器测量，使得系统测量量减小，解决利用光电探测器测算待测扫描镜的幅值时，测量精度低的问题。

Description

谐振式扫描镜幅值测量系统及方法

技术领域

本发明属于微光机电(MOEMS)领域，具体涉及一种谐振式扫描镜幅值测量系统及方法。

背景技术

谐振式MEMS待测扫描镜具有扫描角度大、驱动功耗低、惯性小、体积小、重量轻、易集成等优势，其在激光传感、激光投影、激光成像等应用具有广泛的需求，是激光应用中的关键器件。

谐振式MEMS待测扫描镜的振动幅值对其驱动电压以及温度、湿度、气压等外部环境较为敏感，而一些诸如激光雷达，激光投影等应用对待测扫描镜的幅值精度要求较高。为满足高幅值精度要求，待测扫描镜会集成角位置传感器作为反馈元件，并以闭环方式实现对待测扫描镜幅值的精确控制。其主要的幅值反馈检测方法有电容或电压检测法和光电检测法。电容或电压式反馈装置具有小体积，易集成，幅值检测精度高但检测信号弱、信噪比低等特点。光电式反馈装置具有探测器位置灵活，光路直观但幅值精度易受结构误差影响，难于集成等特点。

2009年，澳大利亚A.Tortschanoff等人于Elsevier期刊发表了关于利用光电探测器来测量待测扫描镜幅值的文章，但文中未涉及具体的测量方案与计算方法。2016年，公开号为CN105910697A专利中提出了一种待测扫描镜幅值的测量方案并提供了幅值计算的方法。其利用一个绝对位置的光电探测器来测算待测扫描镜的幅值，而其幅值精度主要取决于光电探测器位置标志角度的测量精度以及待测扫描镜中心扫描线与光电探测器平面的垂直度。该专利中幅值测量结构简单，光电探测器位置的高测量精度很难保证，进而会导致待测扫描镜幅值测量误差较大。

鉴于以上技术问题，需要提供一种提高待测扫描镜幅值测量精度的方法，以解决上述技术问题。

发明内容

为了解决利用光电探测器测算待测扫描镜的幅值时，测量精度低的问题，本发明提供一种精确测量谐振式待测扫描镜幅值的系统及方法，其通过在待测扫描镜一侧放置单个激光器与若干个光电探测器的方式来测算幅值。

本发明的技术解决方案是提供一种谐振式扫描镜幅值测量系统，其特殊之处在于：包括激光器14、用于固定激光器14及待测扫描镜15的工装夹具11、光敏固定标尺16及设置在所述光敏固定标尺16上的至少2个光电探测器；

工装夹具用于保证激光器与扫描镜的相对位置以使得入射光路不变。

上述激光器14的出射光线沿垂直于待测扫描镜15中心扫描线的方向入射至待测扫描镜15的中心点；待测扫描镜15振动过程中将光线反射后形成扫描路径；上述光敏固定标尺16位于待测扫描镜15的扫描路径中；上述多个光电探测器用于捕捉反射光线并产生标志各自位置的电信号。利用上述各输出的电信号结合光电探测器的位置关系可计算得扫描镜的扫描幅值。

优选地，上述工装夹具11上相对位置设置有用于固定待测扫描镜15的待测扫描镜固定框12与用于固定激光器14的激光器固定孔13。

优选地，上述光电探测器的个数为2-3个。

优选地，上述光敏固定标尺16所在平面与待测扫描镜15中心扫描线垂直。

优选地，上述光电探测器的个数为4个，所述光敏固定标尺16所在平面与待测扫描镜15中心扫描线之间有夹角。

优选地，以待测扫描镜15初始起振方向为正方向，多个光电探测器设置在正向扫描路径上。

本发明还提供一种利用上述的谐振式扫描镜幅值测量系统测量扫描镜幅值的方法，包括以下步骤：

步骤一：激光光线入射至待测扫描镜中心；

步骤二：入射光线经待测扫描镜反射形成扫描路径；

步骤三：多个光电探测器捕捉反射光线产生标志各自位置的电信号；

步骤四：依据步骤三得到的电信号及各光电探测器的位置关系计算得到待测扫描镜的振动幅值。

优选地，当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括两个光电探测器时，

上述步骤四具体为：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂；

b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：

S*(tan(A*COS(π*τ₂*f))-tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝L

式中f为待测扫描镜的振动频率，S为待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，L为两个光电探测器光敏面的水平间距；

c、测量待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距S及读出两个光电探测器光敏面的水平间距L，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A。

优选地，当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括三个光电探测器时，

上述步骤四具体为：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃；

b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：

L1*(tan(A*COS(π*τ₃*f))-tan(A*COS(π*τ₂*f)))-L2

*(tan(A*COS(π*τ₂*f))-tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝0

式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距；

c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1及第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A。

优选地，当光敏固定标尺所在平面和与待测扫描镜中心扫描线所在平面垂直的平面之间的夹角为α，且包括4个光电探测器时，

所述步骤四具体为：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃，第四探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₄；

b、联立下述公式3-1与公式3-3计算待测扫描镜的扫描幅值A：

式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距，L3为第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距；

c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1、第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2及第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距L3，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出了一种基于光电探测原理的谐振式扫描镜幅值测量系统及方法，利用多个光电探测器测量，使得系统测量量减小，从而使得精度易于保证，进而使得待测扫描镜幅值的测量精度得以提高；

2、采用两个光电探测器测量时，只需要测量两个光电探测器光敏面的水平间距与待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，同时确保待测扫描镜中心扫描线和光敏固定标尺的垂直度，不需要测量光电探测器位置标志角度即可实现高精度测量，适用于远距离测量待测扫描镜幅值的场合；

3、采用三个光电探测器测量时，只需要测量相邻探测器光敏面水平面的间距，同时确保待测扫描镜中心扫描线和光敏固定标尺的垂直度，不需要测量待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，也不需要测量光电探测器位置标志角度即可实现高精度测量；

4、采用四个光电探测器测量时，只需要测量探测器光敏面水平面的间距，而不要求待测扫描镜中心扫描线和光敏固定标尺的垂直度，且无需测量待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，也不需要测量光电探测器位置标志角度，又由于所有被测体均位于同一平面，其幅值精度更易达到。

附图说明

图1：双光电探测器幅值测量系统示意图；

图2：双光电探测器扫描时间差信号提取图；

图3：三光电探测器幅值测量系统示意图；

图4：三光电探测器扫描时间差信号提取图；

图5：四光电探测器幅值测量系统示意图；

图6：四光电探测器扫描时间差信号提取图；

图中附图标记为：11-工装夹具，12-待测扫描镜固定框，13-激光器固定孔，14-激光器，15-待测扫描镜，16-光敏固定标尺，17-第一光电探测器，18-第二光电探测器，19-待测扫描镜中心扫描线，31-第三光电探测器，51-第四光电探测器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细阐述：

实施例一

本实施例中，是基于待测扫描镜中心扫描线19垂直光敏固定标尺16平面的条件，而采用两个光电探测器以实现待测扫描镜幅值的测算。

从图1可以看出，该测量系统主要包括激光器14，工装夹具11，光敏固定标尺16以及设置在光敏固定标尺上的第一光电探测器17、第二光电探测器18，其中工装夹具11上设置有待测扫描镜固定框12与激光器固定孔13，待测扫描镜15固定在工装夹具的待测扫描镜固定框12上，激光器14固定在激光器固定孔13中。

激光光线入射至待测扫描镜15中心，待测扫描镜15振动过程中将光线反射后形成一定角度的扫描轨迹，该角度即是扫描镜振动幅值。放置于扫描轨迹上的两个光电探测器依次产生标志各自位置的电信号，依据此多路信号及各光电探测器的位置关系可计算得待测扫描镜振动幅值。

待测扫描镜幅值测量结构的几何关系：设两个光电探测器光敏面的水平间距为L，待测扫描镜15至光敏固定标尺16的垂直间距为S，待测扫描镜中心扫描线19与第一光电探测器17的水平间距为L0。第一光电探测器17位置的标志角度为θ₁，第二光电探测器18位置的标志角度为θ₂。

根据两个光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间：光电探测器扫描时间差τ₁与τ₂的计算方式可参阅图2，取待测扫描镜15由初始位置正向扫过第一光电探测器17的时刻为t₁，依次扫过第二光电探测器18的时刻为t₂，后待测扫描镜返回初始位置时扫过第二光电探测器18的时刻为t₃，依次扫过第一光电探测器17的时刻为t₄，则在待测扫描镜15的前二分之一周期内，第一光电探测器17的扫描时间差为τ₁＝t₄-t₁，第二光电探测器18的扫描时间差为τ₂＝t₃-t₂。

待测扫描镜幅值测算原理：取待测扫描镜的振动频率为f，待测扫描镜的扫描幅值A与θ₁，θ₂关系如下：

依据上述几何结构：

化简式1-2：

S*(tanθ₂-tanθ₁)＝L (式1-3)

联立式1-1与式1-3，仅幅值A为未知参量，利用数学求根方法计算得扫描镜幅值A。

上述方法中幅值的精度主要取决于待测扫描镜15至光敏固定标尺16的垂直间距S的测量精度，两个光电探测器光敏面的水平间距L的测量精度以及待测扫描镜中心扫描线19和光敏固定标尺16的垂直度，适用于远距离测量待测扫描镜幅值的场合。

实施例二

本实施例中，是基于待测扫描镜中心扫描线19垂直光敏固定标尺16平面的条件，而采用三个光电探测器以实现待测扫描镜幅值的测算。

从图3可以看出，该测量系统主要包括工装夹具11，光敏固定标尺16以及设置在光敏固定标尺上的第一光电探测器17、第二光电探测器18、第三光电探测器31，其中工装夹具11上相对位置分别设置待测扫描镜固定框12与激光器固定孔13，待测扫描镜15固定在工装夹具的待测扫描镜固定框12上，激光器14固定在激光器固定孔13中。该实施例区别于实施例一之处在于，增加了第三光电探测器31。

激光光线入射至待测扫描镜15中心，待测扫描镜15振动过程中将光线反射后形成一定角度的扫描轨迹，该角度即是扫描镜振动幅值。放置于扫描轨迹上的三个光电探测器依次产生标志各自位置的电信号，依据此多路信号及各光电探测器的位置关系可计算得待测扫描镜振动幅值。

待测扫描镜幅值测量结构的几何关系：设第一光电探测器17与第二光电探测器18光敏面水平面的间距为L1，第二光电探测器18与第三光电探测器31光敏面水平面的间距为L2，待测扫描镜15至光敏固定标尺16的垂直间距为S，待测扫描镜中心扫描线19与第一光电探测器17的水平间距为L0。第一光电探测器17位置的标志角度为θ₁，第二光电探测器18位置的标志角度为θ₂，第三光电探测器31位置的标志角度为θ₃。

根据三个光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间：各光电探测器扫描时间差τ₁，τ₂，τ₃的计算方式可参阅图4，取待测扫描镜15由初始位置正向扫过第一光电探测器17的时刻为t₁，依次扫过第二光电探测器18的时刻为t₂，依次扫过第三光电探测器31的时刻为t₃，后待测扫描镜返回初始位置时扫过第三光电探测器31的时刻为t₄，依次扫过第二光电探测器18的时刻为t₅，依次扫过第一光电探测器17的时刻为t₆，则在待测扫描镜15的前二分之一周期内，第一光电探测器17的扫描时间差为τ₁＝t₆-t₁，第二光电探测器18的扫描时间差为τ₂＝t₅-t₂，第三光电探测器31的扫描时间差为τ₃＝t₄-t₃。

待测扫描镜幅值测算原理：取待测扫描镜的振动频率为f，待测扫描镜的扫描幅值A与θ₁，θ₂，θ₃关系如下：

依据上述几何结构：

化简式2-2：

L1*(tanθ₃-tanθ₂)-L2*(tanθ₂-tanθ₁)＝0 (式2-3)

联立式2-1与式2-3，仅幅值A为未知参量，利用数学求根方法计算得扫描镜幅值A。

该实施例中，幅值的精度主要取决于第一光电探测器17与第二光电探测器18光敏面水平面的间距L1与第二光电探测器18与第三光电探测器31光敏面水平面的间距L2的测量精度以及待测扫描镜中心扫描线19和光敏固定标尺16的垂直度，而无需测量待测扫描镜15至光敏固定标尺16的垂直间距S，且所有被测体均位于同一平面，其幅值精度较易达到，因此该实施例幅值测量精度应优于实施例一中的幅值测量精度。

实施例三

本实施例中，是基于待测扫描镜中心扫描线19与光敏固定标尺16平面垂直的平面呈α夹角的条件，而采用四个光电探测器以实现待测扫描镜幅值的测算。

从图5可以看出，该测量系统主要包括工装夹具11，光敏固定标尺16以及设置在光敏固定标尺上的第一光电探测器17、第二光电探测器18、第三光电探测器31及第四光电探测器51，其中工装夹具11上相对位置分别设置待测扫描镜固定框12与激光器固定孔13，待测扫描镜15固定在工装夹具的待测扫描镜固定框12上，激光器14固定在激光器固定孔13中，该实施例区别于实施例二之处在于，不具有待测扫描镜中心扫描线垂直光敏固定标尺平面的条件，并增加了第四光电探测器51。

激光光线入射至扫描镜中心，扫描镜振动过程中将光线反射后形成一定角度的扫描轨迹，该角度即是扫描镜振动幅值。放置于扫描轨迹上的四个光电探测器依次产生标志各自位置的电信号，依据此多路信号及各光电探测器的位置关系可计算得扫描镜振动幅值。

待测扫描镜幅值测量结构的几何关系：设第一光电探测器17与第二光电探测器18光敏面水平面的间距为L1，第二光电探测器18与第三光电探测器31光敏面水平面的间距为L2，第三光电探测器31与第四光电探测器51光敏面水平面的间距同样为L3，待测扫描镜15至光敏固定标尺16的垂直间距为S，待测扫描镜中心扫描线19与第一光电探测器17的水平间距为L0。第一光电探测器17位置的标志角度为θ₁，第二光电探测器18位置的标志角度为θ₂，第三光电探测器31位置的标志角度为θ₃，第四光电探测器51位置的标志角度为θ₄。

根据四个光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间：光电探测器扫描时间差τ₁，τ₂，τ₃，τ₄的计算方式可参阅图6，取待测扫描镜15由初始位置正向扫过第一光电探测器17的时刻为t₁，依次扫过第二光电探测器18的时刻为t₂，依次扫过第三光电探测器31的时刻为t₃，依次扫过第四光电探测器51的时刻为t₄，后待测扫描镜返回初始位置时扫过第四光电探测器51的时刻为t₅，依次扫过第三光电探测器31的时刻为t₆，依次扫过第二光电探测器18的时刻为t₇，依次扫过第一光电探测器17的时刻为t₈，则在待测扫描镜15的前二分之一周期内，第一光电探测器17的扫描时间差为τ₁＝t₈-t₁，第二光电探测器18的扫描时间差为τ₂＝t₇-t₂，第三光电探测器31的扫描时间差为τ₃＝t₆-t₃，第四光电探测器51的扫描时间差为τ₄＝t₅-t₄。

待测扫描镜幅值测算原理：取待测扫描镜的振动频率为f，待测扫描镜的扫描幅值A与θ₁，θ₂，θ₃，θ₄关系如下：

依据上述几何结构：

化简式3-2得：

基于不同的条件分别联立式3-1与式3-3其中仅幅值A为未知参量，利用数学求根方法计算得扫描镜幅值A。

该实施例中，幅值的精度主要取决于光电探测器光敏面水平面的间距L1，L2，L3的测量精度，而不要求待测扫描镜中心扫描线19和光敏固定标尺16的垂直度，且无需测量S，又由于所有被测体均位于同一平面，其幅值精度较易达到，因此该实施例幅值测量精度应优于实施例二中的幅值测量精度。

特别地，基于上述实施例三测量原理可采用包含四个以上光敏单元的光电探测器阵列来测量待测扫描镜幅值，即如果有四个以上的光电探测器，只需要测量其中相邻四个探测器光敏面水平面的间距即可实现待测扫描镜幅值测量。

Claims (7)

1.一种谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：包括激光器(14)、用于固定激光器(14)及待测扫描镜(15)的工装夹具(11)、光敏固定标尺(16)及设置在所述光敏固定标尺(16)上的至少2个光电探测器；

所述激光器(14)的出射光线沿垂直于待测扫描镜(15)中心扫描线的方向入射至待测扫描镜(15)的中心点；待测扫描镜(15)振动过程中将光线反射后形成扫描路径；所述光敏固定标尺(16)位于待测扫描镜(15)的扫描路径中；所述光电探测器用于捕捉反射光线并产生标志各自位置的电信号；

依据多路电信号及各光电探测器的位置关系可计算得待测扫描镜振动幅值；

当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括两个光电探测器时，具体计算过程如下：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂；

b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：

S*(tan(A*COS(π*τ₂*f))-tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝L

式中f为待测扫描镜的振动频率，S为待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，L为两个光电探测器光敏面的水平间距；

c、测量待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距S及读出两个光电探测器光敏面的水平间距L，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A；

当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括三个光电探测器时，具体计算过程如下：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃；

b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：

L1*(tan(A*COS(π*τ₃*f))-tan(A*COS(π*τ₂*f)))-L2*(tan(A*COS(π*τ₂*f))-tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝0

式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距；

c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1及第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A；

当光敏固定标尺所在平面和与待测扫描镜中心扫描线所在平面垂直的平面之间的夹角为α，且包括4个光电探测器时，具体计算过程如下：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃，第四探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₄；

b、联立下述公式3-1与公式3-3计算待测扫描镜的扫描幅值A：

式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距，L3为第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距；

c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1、第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2及第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距L3，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A。

2.根据权利要求1所述的谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：所述工装夹具(11)上相对位置设置有用于固定待测扫描镜(15)的待测扫描镜固定框(12)与用于固定激光器(14)的激光器固定孔(13)。

3.根据权利要求2所述的谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：所述光电探测器的个数为2-3个。

4.根据权利要求3所述的谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：所述光敏固定标尺(16)所在平面与待测扫描镜(15)中心扫描线垂直。

5.根据权利要求2所述的谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：所述光电探测器的个数为4个，所述光敏固定标尺(16)所在平面与待测扫描镜(15)中心扫描线之间有夹角。

6.根据权利要求1-5任一所述的谐振式扫描镜幅值测量系统，其特征在于：以待测扫描镜(15)初始起振方向为正方向，多个光电探测器设置在正向扫描路径上。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的谐振式扫描镜幅值测量系统测量扫描镜幅值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：激光光线入射至待测扫描镜中心；

步骤二：入射光线经待测扫描镜反射形成扫描路径；

步骤三：多个光电探测器捕捉反射光线产生标志各自位置的电信号；

步骤四：依据步骤三得到的电信号及各光电探测器的位置关系计算得到待测扫描镜的振动幅值；当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括两个光电探测器时，

所述步骤四具体为：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂；

b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：

S*(tan(A*COS(π*τ₂*f))-tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝L

式中f为待测扫描镜的振动频率，S为待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距，L为两个光电探测器光敏面的水平间距；

c、测量待测扫描镜至光敏固定标尺的垂直间距S及读出两个光电探测器光敏面的水平间距L，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A；当光敏固定标尺所在平面与待测扫描镜中心扫描线垂直且包括三个光电探测器时，

所述步骤四具体为：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃；

b、根据下式计算待测扫描镜的扫描幅值为A：

L1*(tan(A*COS(π*τ₃*f))-tan(A*COS(π*τ₂*F)))-L2*(tan(A*COS(π*τ₂*f))-tan(A*COS(π*τ₁*f)))＝0

式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距；

c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1及第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A；当光敏固定标尺所在平面和与待测扫描镜中心扫描线所在平面垂直的平面之间的夹角为α，且包括4个光电探测器时，

所述步骤四具体为：

a、根据光电探测器产生的标志各自位置的电信号提取光电探测器扫描时间，以待测扫描镜初次正向扫过光电探测器时刻为起始时刻，以待测扫描镜初次反向扫过光电探测器时刻为终止时刻，记录起始时刻与终止时刻的时间差τ；记第一探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₁，第二探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₂，第三探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₃，第四探测器起始时刻与终止时刻的时间差为τ₄；

b、联立下述公式3-1与公式3-3计算待测扫描镜的扫描幅值A：

式中f为待测扫描镜的振动频率，L1为第一光电探测器与第二光电探测器光敏面水平面的间距，L2为第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距，L3为第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距；

c、读出第一光电探测器与第二光电探测器光敏面的水平间距L1、第二光电探测器与第三光电探测器光敏面水平面的间距L2及第三光电探测器与第四光电探测器光敏面水平面的间距L3，带入步骤b中的公式计算待测扫描镜的扫描幅值为A。