LabVIEW微型音圈电机自动测试系统设计与优化(3)
除此之外，微电机在生物学、精密加工等其他领域研制开发及其应用将越来越被人们所重视。无论是目前还是将来，微电机都是世界各国的重点研究开发项目。
1.4 微型电机举例：音圈电机
音圈电机(Voice Coil Actuator)是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性。其工作原理是，通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例。基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或者圆弧。[5]
音圈电机的工作原理是依据安培力原理，即通电导体放在磁场中，就会产生力F，力的大小取决于磁场强弱B，电流I ，以及磁场和电流的方向，如果共有长度为L 的N 根导线放在磁场中，则作用在导线上的力可表示为：
（1-1）
音圈电机是单相两极装置。给线圈施加电压则在线圈里产生电流，进而在线圈上产生与电流成比例的力，使线圈在气隙内沿轴向运动。通过线圈的电流方向决定其运动方向。当线圈在磁场内运动时，会在线圈内产生与线圈运动速度、磁场强度、和导线长度成比例的电压(即感应电动势)。驱动音圈电机的电源必须提供足够的电流满足输出力的需要，且要克服线圈在最大运动速度下产生的感应电动势，以及通过线圈的漏感压降。
图1.2 CCD调焦用VCM电机结构图
近年来，随着对高速、高精度定位系统性能要求的提高和音圈电机技术的迅速发展，音圈电机不仅被广泛用在磁盘、激光唱片定位等精密定位系统中，在许多不同形式的高加速、高频激励上也得到广泛应用，如：光学系统中透镜的定位；机械工具的多坐标定位平台；医学装置中精密电子管、真空管控制；在柔性机器人中，为使末端执行器快速、精确定位，还可以用音圈电机来有效地抑制振动。
基于安培力原理制造的音圈电机，是结构简单的、无方向转换的电磁驱动装置。 其具有可靠性高，能量转换效率高等优点，越来越多地用在各种直线和旋转运动系统中。加上音圈电机的快速、平滑、无嵌齿、迟滞响应小等特性， 使音圈电机可以很好地应用在需要高速、高加速度、直线力或转矩响应的伺服控制系统中。[7]
2. 微电机测试技术概述
检验是微电机生产过程中一项最重要的步骤。而最重要的是对产品的最终测试。对此，目前微电机行业现在基本上都采用计算机控制的自动测试系统。随着计算机技术的迅猛发展,全虚拟仪器的电机测试系统，设有显示仪，控制器和功率仪，用软件代替大部分硬件，实现计算机全虚拟化测试。
2.1 虚拟仪器
1986年美国国家仪器公司NI（National Instruments）首先提出了虚拟仪器的概念。所谓虚拟仪器（VI，Virtaul Instument）是指通过程序将计算机与功能化模块结合起来，用户可以利用计算机强大的数据处理存储图形环境和在线帮助功能，建立图形化界面的虚拟仪器软面板，完成对仪器的控制数据分析存储和显示，改变传统仪器的使用方式，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器的价格，且使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。[8]
虚拟仪器 传统仪器
开放性、灵活，可与计算机技术保持同步发展 封闭性，仪器间相互配合较差
关键是软件，系统性能升级方便，通过网络下载升级即可 关键是硬件，升级成本较高，且升级必须上门服务
价格低廉，仪器资源可重复率高 价格高昂，仪器间一般无法相互利用