[科普中国]-像面扫描

像面扫描又称推扫式扫描，是利用由半导体材料制成的电荷耦合器件组成线阵列或面阵列传感器，在整个视场内借助遥感平台自身的移动，像刷子扫地一样扫出一条带状轨迹，获取沿着飞行方向的地面二维图像。

简介像面扫描精度高，相机成像质量高，画面分辨率高，目标辨识清晰；像面扫描频率高，相同的侦察目标侦察时间短，提高飞行员的生存能力，且可形成视频画面，画面接入显示器，目标识别侦察方便。高速飞行的侦察机安装低扫描频率像面扫描机构， 会存在严重的像移，侦察效果受到影响。对于面阵CCD相机，高帧频时，搜索范围变大，收容宽度提高。目前航空侦察相机的发展趋势是高速、高空、高精度、小型化、智能化。国内外开展了大量研究，提高稳速精度和像面扫描频率。1

相关技术音圈电机是直线电机的一种， 直线传动方式没有机械传动环节，时间常数大的机械传动结构(如丝杠)等被取消，可以高速响应；没有中间传动环节的弹性形变、间隙和摩擦磨损所造成的运动滞后现象，动态刚度高，系统固有频率高；传动结构没有误差和传动间隙，定位精度高，效率高，噪音低。

像面扫描系统的迟滞和摩擦均会导致反射镜视轴的偏移，对光轴产生扰动，得到的图像质量差。而音圈电机采用磁垫悬浮导轨，没有机械接触面，有非接触的特点，系统摩擦小、迟滞小，因此适合大行程、高带宽的反射镜驱动。

安装方式像面扫描控制系统反射镜安装有两种方式：一种是固定动子的方式， 音圈电机绕组和绕组支架与基座相连，电机的内外磁轭与反射镜相连。另外一种方式是固定定子的方式， 电机的内外磁轭安装在基座上，反射镜与电机绕组和绕组支架相连。

固定动子方式，由于内外磁轭与反射镜相连，反射镜惯量显著增加，反射镜加速能力变差，系统响应变慢，由于驱动连接位置质量集中，造成反射镜低频变形， 系统带宽减小。此像面扫描控制系统稳速精度±0.2%， 扫描频率15 Hz， 固定动子的方式不能满足系统高频、大行程、高加速能力的要求。

固定定子的方案，反射镜惯量小，系统加速能力强、带宽高、功耗小。该方案定子永磁体的重量可以不受限制， 音圈电机的轴对称磁场保证电机驱动力与磁场强度成正比， 通过增加更多的永磁材料或者优化电机结构设计参数， 可以获得更大的力矩和电流。因此像面扫描控制采用固定定子的方案。2

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学