Устройство для измерения зазора между магнитной головкой и дисковым носителем

Устройство для измерения зазора между магнитной головкой и дисковым носителем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности, вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки, и чувствительности фотопреобразователя, а также упрощение конструкции за счет исключения необходимости применения запоминающего блока путем сокращения информационного потока в единицу времени. Сформированный монохроматором 2 поток монохроматического света отражается полупрозрачным зеркалом 4, проходит прозрачный дисковый носитель 5 и попадает на поверхность магнитной головки 17, изображение которой принимается фотопреобразователем 7, который установлен так, что это изображение располагается перпендикулярно направлению строчной развертки телевизионного кадра. С выхода фотопреобразователя 7 сигналы поступают в формирователь телевизионного сигнала, в котором формируются поочередно информационный сигнал от поверхности скольжения магнитной головки 17, в зоне которой имеют место интерференционные явления в зазоре, и опорный сигнал от нерабочей (шероховатой) зоны поверхности магнитной головки 17, выбираемой возможно ближе к зоне формирования информационного сигнала, и осуществляется деление напряжения информационного сигнала на напряжение опорного, чем обеспечивается уменьшение влияния неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствительности фотопреобразователя 7. Указанная процедура обработки повторяется для каждого следующего периода строчной развертки. С выхода формирователя 8 телевизионного сигнала информация поступает в блок 10 обработки и управления. Затем изменяется длина волны света, выделяемого монохроматором 2. Цикл измерений повторяется. В результате в блоке 10 обработки и управления накапливается таблица данных, в которой для каждого значения длины волны монохроматора 2 зафиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной головки 17, по которым вычисляется величина зазора в каждой координате Х магнитной головки 17. Установка фотопреобразователя 7 относительно изображения магнитной головки 17 перпендикулярно строкам телевизионного кадра позволяет вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управления без запоминания, что упрощает конструкцию устройства. Результаты измерений выводятся на блок 9 отображения. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4317316/24-28 (22) 06,07.87

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР (46) 07.08.89.Бил. В 29 (72) В.И.Князев и М.А.Ифин (53) 531.7 (088,8) (56) Tonak К. и др. Ieee Transactions on ma8netics, Vol. mag., September, 1984, У 5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРА

МЕЖДУ МАГНИТНОЙ ГОЛОВКОЙ И ДИСКОВ11М НОСИТЕЛЕМ

„„SU„„1499123 А 1

2 ,(57) Изобретение относится рольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности, вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки, и чувствительности фотопреобразователя, а также упрощение конструкции за счет исключения необходимости применения запоминающего блока путем сокращения информационного потока в единицу времени. Сформированный монохроматором 2

2 поток монохроматического света от149 ражается полупрозрачным зеркалом 4, проходит прозрачный дисковый носитель 5 и попадает на поверхность магнитной головки 17, изображение которой принимается фотопреобразователем 7, который установлен так, что зто изображение располагается перпендикулярно направлению строчной развертки телевизионного кадра. С выхода фотопреобразователя 7 сигналы поступают в формирователь телевизионного сигнала, н котором формируются поочередно информационный сигнал от поверхности скольжения магнитной головки 17, н зоне которой имеют место интерференционные явления в зазоре, и опорный сигнал от нерабочей (гяероховатой) зоны поверхности магнитной головки 17, выбираемой возможно ближе к зоне формирования информационного сигнала, и осуществляется деление напряжения информационного сигнала на напряжение опорного, чем обеспечивается уменьшение влияния неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствительности фотопреобразователя 7. Укаэанная процедура обработки повторяется для каж9123

25 дого следующего периода строчной развертки. С выхода формирователя 8 телевизионного сигнала информация поступает в блок 10 обработки и управления. Затем изменяется длина волны света, выделяемого монохроматором 2.

Цикл измерений повторяется, В результате в блоке 10 обработки и управления накапливается таблица данных, в которой для каждого .значения длины волны монохроматора 2 зафиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной голонки !7, по которым вычисляется величина зазора в каждой координате Х магнитной голонки 17, по которым вычисляется величина зазора в каждой координате Х магнитной головки 17.

Установка фотопреобразователя 7 относительно иэображения магнитной головки 17 перпендикулярно строкам телевизионного кадра позволяет вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управления без запоминания, что упрощает конструкцию устройства. Результаты измерений выводятся на блок 9 отображения.

6 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано н системах автоматики и вычислительной техники для измерения и контроля зазора между плавающим элементом блока магнитных головок накопителя и вращающимся дис- 40 ковым носителем.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения погрешности, вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки и чувстни- 45 тельности фотопреобраэонателя, и упрощение конструкции за счет исключения необходимости применения запоминающего блока путем сокращения информационного потока в единицу време50 ни.

На A»r.l предстанлена блок-схема устройства; на фиг.2 — функциональная схем» формирователя телевизионного сигнала; на фиг.3 — графическая зависимость чувствительности фотопреобразона геля от координаты поверхности ма нитной головки; на фиг.4

Арзгмент из бражения магнитной голонки н телевизионном кадре; на фиг.5 временные диаграммы работы устройства; на Лиг.6 — схема, поясняющая выбор эон опорного сигнала.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 света, установгенные по ходу его излучения монохроматор 2, первую линзу 3 и полупрозрачное зеркало 4, расположенное под углом к направлении излучения, прозрачный дисковый носитель 5, установленный по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом 4 светового потока перед магнитной головкой, оптически сопряженные нторую линзу 6 и фотопреобразонатель 7, устанавливаемые по ходу отраженного от магнитной головки светового потока за полупрозрачным зеркалом 4, формирователь 8, информационный вход которого соединен с выходом фотопреобразователя 7, блок 9 отображения, первый информационный вход которого соединен с нторым выходом формирователя 8, блок

10 обработки и управления, информационный вход которого соединен с пер1499123

BhM выходом AopMHpoBBTPJIH 8, первый выход соединен с входом монохроматора 2, а второй выход соединен с вторым информационным входом блока 9

5 отображения, и генератор 1! развертки, четыре ныхода которого соединены соответственно с входами синхронизации фотопреобразователя 7, формирователя 8, блока 9 отображения и блока

10 обработки и управления.

Формирователь 8 телевизионного сигнала состоит из усилителя 12, вход которого является информационным входом формирователя 8, а выход является вторым выходом формирователя 8, блока 13 выборки и хранения информационного сигнала (блока 13

ВХ информационного сигнала), блока

14 синхронизации, вход которого явля- 20 ется входом синхронизации формирователя 8, блока 15 выборки и хранения опорного сигнала (блока 15 ВХ опорного сигнала) и аналого-цифрово+ Г1+ 2 Г„Г1 cos(R—

1 2

1+r r + 2 r, Г cos(30 рическое напряжение;

8 — полный коэффициент преобразования.

В идеальном случае когда I

Пад

const и К = const, экстремумы функций (1) и (4) совпадаит и вычисление

4р зазорон по формулам (2) и (3) воз можно по экстремумам функции (4).

Однако и действительности величины 1 и К неравномерны, что приводит к ошибке при вычислении зазоров

45 по экстремумам функции (4), так как экстремумы функций Г (х) и R(x) не совпадают (х — координата по поверхности магнитной головки).

Пример косинусного распределения

50 неравномерности d чувствительности представлен на фиг.3, где S(x) зависимость чувстнительности фотопреобразователя от координаты х поверхности магнитной головки 17.

В устройстве уменьшение величины неравномерности освещенности и чунстнительности фотопрсобразонателя 7 осуществляется путем выполнения формирователя 8, обеспечиваю (его формировасвета. (4) Т! = R IAAAK Е R S темы; где r u r — амплитудные коэффи1 2 циенты отражения гра = ниц стекло-воздух и воздух-магнитная головка;

h — величина зазора между прозрачным диском и магнитной головкой;

Л вЂ” длина волны монохроматического излучения

Зазор h определяется экстремумами коэффициента по формулам

h . = --- N (для минимумов); r2)

Л

Л д

h = --- N + -- (для максимумов)

2 4 (3) где N — порядок интерференции;

h — величина зазора н i-й точке.

Напряжение на выходе фотопреобразователя может быть выражено соотношением где R — коэффициент отражения сисго преобразователя (АЦП) 16, дна выхода которого соединены соответственно с выходами блока 13 ВХ информационного сигнала и блока 15 ВХ опорного сигнала, а выход является первым выходом формирователя 8, первые выходы блока 13 ВХ информационного сигнала и блока 15 ВХ опорного сигнала соединены с выходом усилителя 12, а их вторые (управляк1щие) входы соединены, соотнетственно, с первым и вторым выходами блока 14 синхронизации.

Фотопреобразонатель 7 предназначен для установки относительно отраженного от магнитной головки 17 светового потока так, что проекция магнитной головки перпендикулярна направлению строчной развертки °

Известно, что коэффициент отражения системы прозрачный диск-магнитная голонка описывается формулой

111

+К)

Я

4КЬ ° ")

+ 711)

I — интенсивность света, падающего на систему диск-магнитная головка;

К вЂ” коэффициент преобразования интенсивности света в элект1499123

+ — — — d )х )

1 2

2 1 (8) ние опорного сигнала в условиях, близких к информационному, с последующим делением напряжения информационного сигнала на опорный.

Представим полный коэффициент преобразования коэффициента отражения света R в напряжение в ниде

S(x у) = S (1 — -- х - — — у2) (5) г о 2 2 где х и у — декартовы координаты с началом в центре фоточувствительной площадки преобразователя 7;

S — максимальное значение О коэффициента преобразования.

Так как практические изменения

S укладынантся н диапазон 0-0,3, то область определения переменных ограничивается значениями х ма кс

Информационный сигнал при у — у + Л может быть представлен в о в ице

1J„= R(x) . S(x у, ) =R(x) °

1, 1

xS 1 — — — х — — — (v +д)2, (6) о, 2 о

Опорный сигнал формируют в области, где интерференпионные янлення отсутствуют, т.е. R = const, у = у

C (1 — -- х — --- у ) (7) 1 2 1 2

О 2 о где С вЂ” постоянный коэффициент.

Находят соотношение

Ни R(x) Г 1 — 1- --(y 4 +

П С ol 2 о гдс U „- нормированный сигнал.

Учитывая, что у о (0,5; и = О, 1;

y g + — —,— Q :(1, иэ сраннений (8) и (6) следует, что влияние неравномерности пи оси х для нормированного сигнала 1! существенно уменьшается.

Установка фотопреобразователя относительно отраженного от магнитной голонки 17 светового потока позволяет принимать иэображение магнитной головки 17 перпендикулярно строкам телевизионного кадра . Фрагмент иэображения магнитной голонки 17 н теле10

55 виэионном кадре представлен на фиг.4, где К вЂ” телевизионный кадр, N — строчная развертка, А — зоны формирования информационного сигнала (поверхности скольжения магнитной головки), Ао — зоны формирования опорного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Монохроматор 2 выделяет из пучка белого света, излучаемого источником 1 света, узкий спектр волн, который через первую линзу 3 направляется на полупрозрачное зеркало 4.

Луч, отраженный от полупрозрачного зеркала 4, через прозрачный диск 5 попадает на поверхность магнитной головки 17, отражается от последней и через полупрозрачное зеркало 4 и вторую линчу 6 поступает на фоточувствительную площадку фотопреобразователя 7, на выходе которого вырабатывается сигнал, который после обработки формирователем телевизионного сигнала 8 н соответствии с функциональной схемой (фиг.2) и временными диаграммами (фиг.5) поступает на вход блока 9 отображения.

Обработка сигнала формирователем

8 происходит следующим образом.

Сигнал поступает с выхода фотопреобраэователя 7 на вход усилителя 12, усиливается и поступает на входы блока 13 ВХ информационного сигнала, блока 15 ВХ опорного сигнала и блока

9 отображения, где наблюдается на экране. Генератор 11 развертки обеспечивает синхронную развертку фотопреобразонателя 7 и блока 9 отображения. Временная диаграмма сигнала для одного периода строчной развертки изображена на фиг.5а. С генератора

11 развертки в начале каждой строки поступает импульс (фиг.5б) на вход блока 14 синхронизации. Через время соответствующее моменту поступления информационного сигнала с первой поверхности скольжения плавающего элемента магнитной головки 17, с выхода блока 14 синхронизации на управляющий вход 13 BX информационного сигнала поступает импульс выборки (фиг.5в) и происходит запоминание уровня информационного сигнала. Через время t, соответствующее моменту поступления опорного сигнала с первой поверхности плавающего элемента магнитной головки 17, с выхода бло1499123

10 ка 14 синхронизации на управляющий вход блока 15 ВХ опорного сигнала поступает импульс выборки (фиг.5r) и происходит запоминание уроння

5 опорного сигнала. Напряжение информационного сигнала (фиг.5д) с блока

13 ВХ информационного сигнала подается на первый вход, а опорного сигнала (фиг.5ж) — на второй вход

АЦП 16. С выхода АЦП 16 сигнал в ци*роном коде, пропорциональном соотношению Il, /11, подается на вход блока 10 обработки и управления.

Указанная процедура обработки сигнала повторяется для второй поверхности скольжения и каждого следующего периода строчной развертки. Прием информации блоком 10 обработки и управления от формирователя 8 синхро- 20 низируется генератором 11 развертки.

После этого н блоке 10 обработки и управления производится сравнение результатов последовательных измерений, из которых отбираются и запоминаются 25 координаты х (номер строки), соответствующие экстремумам функции Uff для данной длины волны. Далее по команде с блока IO обработки и управления изменяется длина волны света, 30 выделяемого монохроматором 2, и цикл измерений повторяется. В конечном итоге в блоке 10 обработки и управления накапливается таблица данных, н которой для каждого значения длины волны Д. зафиксированы координаты

l экстремумов интерференции нл поверхности магнитной головки 17, по которым н соответствии с формулами (2) и (3) производится расчет не- 40 личины зазора Ь в каждой координате х магнитной головки 17. Информация о результатах измерения передается на блок 9 отображения для отображения на экране в цифровом или 45 графическом виде.

Поверхности скольжения магнитной головки 17 имеют высокую чистоту обработки (R с, 0,02 мкм), находятся на малом расстоянии от поверхности диска 5 (0,1 1,0 мкм) и поэтому в

50 зазоре наблюдается интерференция света, здесь находится зона формирования информационного сигнала А„. (фиг.6). Участки между поверхностями скольжения магнитных головок Б (нерабочая эона) являются шероховатыми, удалены от поверхности диска 5 на

0,3-0,6 мм и поэтому отраженный от них свет имеет равномерный диффузный характер, и интерференпионные явления в этой области отсутствуют.

Зоны формирования опорного сигнала

А представляют собой часть пом рх" ности Б, которые для уменьшения ошибки измерения выбираются как можно ближе к зонам формирования информационного сигнала А„.

Повьппение точности и упрощение конструкции обеспечиваются установкой фотопреобразователя 7 так, что изобра ение магнитной головки 17 располагается перпендикулярно строкам телевизионного кадра, что дает aosможность вводить информацию непосредственно н блок 10 обработки и управления без запоминания. Воэможность поочередного формирования информаци\ онного и опорного сигналов с последующим делением напряжения информационного сигнала на опорный эа счет выполнения формирователя телевизионного сигнала позволяет уменьшить влияние неравномерности освещенности магнитной голонки 17 и чувствительности фотопреобрлзонателя 7.

Формула изобретения

Устройстно для измерения зазора между магнитной головкой и дисковым носителем, содержлщее источник света, установленные по ходу его излучения монохроматор, первую линзу и полупрозрачное зеркало, расположенное под углом к нлправлению излучения, прозрачный дисковый носитель, устанлвлинлемый по ходу отраженного полупрозрачным зеркалам светового патока перед магнитной головкой, оптически сопряженные вторую линзу и фотопреобраэовлтель, устанавливаемые по ходу отраженного от магнитной головки светового потока эа полупрозрачным зеркалом, формирователь телевизионного сигнала, информационный вход которого соединен с выходом фотопреобрлэонлтеля, блок отображения, блок обработки и управления, информационный вход которого соединен с первым выходом формирователя телевизионного сигнллл, а первый выход соединен с входом монохроматора и генератор развертки, первые три выхода которого соединены соответственно с входами cffff poffHзлции фотопреобразон л тел я, фо рмиров ателя теле1499123

12 виэионного сигнала и блока обработки и управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, вход синхронизации блока отображения соединен с четвертым выходом генератора развертки, первый и второй ин.формационные входы блока отображения соединены соответственно с вторыми выходами .формирователя телевизионного сигнала и блока обработки и управления, формирователь телевизионного сигнала выполнен в виде усилителя, вход которого является информационным 15 входом формирователя телевизионного сигнала, а выход является вторым

его выходом, блока выборки и хранения информационного сигнала, блока синхронизации, вход которого являет- gp ся входом синхронизации формирователя телевизионного сигнала, блока выборки и хранения опорного сигнала и аналого-цифрового преобразователя, два входа которого соединены соответ-, ственно с выходами блока выборки и хранения информационного сигнала и блока выборки и хранения опорного сигнала, а выход является первым выходом формирователя телевизионного сигнала, при этом первые входы блока выборки и хранения информационного сигнала и блока выборки и хранения опорного сигнала соединены с выходом усилителя, а их вторые входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации, а фотопреобразователь предназначен для установки относительно отраженного от магнитной головки светового потока так, что проекция магнитной головки перпендикулярна направлению строчной развертки.

1499123

1499123

f7

Составитель О.Смирнов

Редактор А.Коэориз Техред Л.Сердюкова Корректор СД1екмар

Заказ 4677/3& Тираж 683 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101