Устройство для измерения зазора между магнитной головкой и дисковым носителем Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

сл

с

4

со со

ю

со

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.

фиг.1

ражается полупрозрачным зеркалом 4, проходит прозрачный дисковыгт 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 возмож- 20 Установка фотопреобразователя 7 отно 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 каж

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики и вьпшслительной техники для измерения и контроля зазора между плаваюрим элементом блока магнитных головок накопителя и врагцающимся дис ковым носителем.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения погрешности вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки и чувствительности фотопреобразователя, и упрощение конструкции за счет -исключения необходимости применения запоминающего блока путем сокращения информационного потока в единицу времени.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема формирователя телевизионного сигнала; на фиг.З графическая зависимость чувствительности фото- преобразователя от координаты поверхности магнитной головки; на фиг.4 - (Фрагмент из1 ражения магнитной голов

дого следующего периода строчной развертки, С выхода формирователя 8 телевизионного сигнала информация поступает в блок 10 обработки и управления. Яатем изменяется длина волны света, выделяемого монохроматором 2, Цикл измерений повторяется. В резуль тате 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 X магнитной головки 17, по которым вычисляется величина зазора в каждой координате X магнитной головки 17.

носительно 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.

5

5

о

0

5

ки в телевизионном кадре; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства; на, фиг.6 - схема, поясняющая вы- бор зон опорного сигнала.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 света, установленные по ходу его излучения монохроматор 2, первую линзу 3 и полупрозрачное зеркало 4, расположенное под углом к направлению излучения, прозрачный дисковый носитель 5, установленный по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом 4 светового потока перед магнитной головкой, оптически сопряженные вторую линзу 6 и фотопреобразователь 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 вторым выходом форкирователя 8, блок 10 обработки и управления, информационный вход которого соединен с первым выходом формирователя 8, первый выход соединен с входом монохромато- ра 2, а второй выход соединен с вторым информационным входом блока 9 отображения, и генератор II развертки, четыре выхода 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 1А синхронизации, вход которого является входом синхронизации формирователя 8, блока 15 выборки и хранения опорного сигнала (блока 15 ВХ опорного сигнала) и аналого-цифрово

г,+ 2 r,r,,.cos( -ь/7)

Изв ния си ная го 4)ГЬ

1+г

:

г

.41ГЬ

COS(--+

л

де г

и г h Л амплитудные коэффициенты отражения гра ниц стекло-воздух и воздух-магнитная головка;

величина зазора между прозрачным диском и магнитной головкой; длина волны монохроматического излучения света.

Зазор h определяется экстремумами коэффициента по формулам

h : -SN (для минимумов); (2)

h; г- . N

+ - (для максимумов)

4

(3)

где N - порядок интерференции;

hj - величина зазора в i-й точке, Напряжение на выходе фотопреобразователя может быть выражено соотношением

с

Ino.K .

где R коэф()ициент отражения системы;

( -ь/7)

го преобразователя (АЦП) 16, два выхода которого соединены соответственно с выходами блока I3 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 5 ВХ опорного 0 сигнала соединены с выходом усилителя 12, а их вторые (управляющие) входы соединены, соответственно, с первым и вторым выходами блока 14 синхронизации.

5

Фотопреобразователь 7 предназначен для установки относительно отраженного от магнитной головки 17 светового потока так, что проекция 0 магнитной головки перпендикулярна направлению строчной развертки.

Известно, что коэффициент отражения системы прозрачный диск-магнитная головка описывается формулой 4)ГЬ

.cos( -ь/7)

г

.41ГЬ .

COS(--+1|)

л

под

(I)

30

К 35

S В

40

в)

е,

интенсивность света, падающего на систему диск-магнитная головка;

коэффициент преобразования интенсивности света в электрическое напряжение; полный коэффициент преобразования .

идеальном случае, когда 1 const и К const, экстремумы функций (1) и (4) совпадают и вычисление зазоров по формулам (2) и (3) возможно по экстремумам функции (4).

Однако в действительности величины 1г|адИ К неравномерны, что приводит к ошибке при вычислении зазоров 45 по экстремумам функции (4), так как экстремумы функций U (х) и R(x) не совпадают (х - координата по поверхности магнитной головки).

Пример косинусного распределения неравномерности f чувствительности представлен на фиг.З, где S(x) - зависимость чувствительности фотопре- образователя от координаты х поверхности магнитной головки 17.

.В устройстве уменьшение величины неравномерности освещенности и чувствительности фотопрсобрагзователя 7 осуществляется путем выполнения формирователя 8, обеспсчипакицего формирова50

55

ние опорного сигнала в условиях, близких к информационному, с после- ДУК1ЩИМ делением напряжения информационного сигнала на опорный.

Представим полный коэффициент пробразования коэффициента отражения света R в напряжение в виде

S(x,y) S(l- i- у),(5

где X и у - декартовы координаты с началом в центре фоточувствительной площадки преобразователя 7; S- - максимальное значение

коэффициента преобразования .

Так как практические изменения S укладываются в диапазон 0-0,3, то область определения переменных ограничивается значениями УМС,.С -.5.

Информационн -гй сигнал при у у и + /) может быть представлен в виде

и„ R(x)-S(x,y)R(x)

- - {у,+ 4) . (6)

Опорный сигнал формируют в области, где интерференционные явления отсутствуют, т.е. R const, у у :

Uo С(1- -i yj), (7)

где С - постоянный коэффициент. Находят соотношение

- S,

-г)хЧ,

(8)

где и - нормированный сигнал.

Учитывая, что у 0,5; Л ,1;

1 1 У Д ) 1 tl 1 , из сравнений (8)

и (6) следует, что влияние неравно- мерности nti оси х для нормированног сигнала U . существенно уменьшается.

Установка фотопреобразователя относительно отраженного от магнитной головки 17 светового потока позволя- ет принимать изображение магнитной головки 17 перпендикулярно строкам телевизионног о кадра . Фрагмент изображения магнитной головки 17 в теле

5

0

5

0

5

0

5

Q

визионном кадре представлен на фиг.4, где К - телевизионный кадр, N - строчная развертка, А - зоны формирования информационного сигнала (поверхности скольжения магнитной головки), АО - зоны формирования опорного сигнала.

Устройство работает следукхцим 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 линзу 6 поступает на фоточувствительную площадку фотопреобразователя 7, на выходе которого вырабатывается сигнал, который после обработки формирователем телевизионного сигнала 8 в соответствии с функциональ- ной схемой (фиг.2) и временными диаграммами (фиг.5) поступает на вход блока 9 отображения.

Обработка сигнала формирователем

8происходит следующим образом. Сигнал поступает с выхода фотопреобразователя 7 на вход усилителя 12, усиливается и поступает на входы блока 13 ВХ информационного сигнала, блока 15 ВХ опорного сигнала и блока

9отображения, где наблюдается на экране. Генератор ll развертки обеспечивает синхронную развертку фотопреобразователя 7 и блока 9 отображения . Временная диаграмма сигнала

для одного периода строчной развертки изображена на фиг.За. С генератора 11 развертки в начале каждой строки поступает импульс (фиг.5б) на вход блока 14 синхронизации.Через время tj, соответствующее моменту поступления информационного сигнала с первой поверхности скольжения плавающего элемента магнитной головки 17, с выхода блока 14 синхронизации на управляющий вход 13 ВХ информационного сигнала поступает импульс выборки (фиг.Зв) и происходит запоминание уровня информационного сигнала. Через время t, соответствующее моменту поступления опорного сигнала с первой поверхности плавакнцего элемента магнитной головки 17, с выхода блока 14 синхронизации на управляющий вход блока 15 ВХ опорного сигнала поступает импульс выборки (фиг.Зг) и происходит запоминание уровня опорного сигнала. Напряжение информационного сигнала (фиг.5д) с блока 13 ВХ информационного сигнала подается на первый вход, а опорного сигнала (фиг.Зж) - на второй вход АЦП 16, С выхода АЦП 16 сигнал в цифровом коде, пропорциональном соотношению 1 ц/1 р, 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 синхронизируется генератором 1I развертки. После этого в блоке 10 обработки и управления производится сравнение результатов последовательных измерений из которых отбираются и запоминаются координаты X (номер строки), соответствующие экстремумам функции U, для данной длины волны. Далее по команде с блока 10 обработки и управления изменяется длина волны света, выделяемого монохроматором 2, и цикл измерений повторяется, В конечном итоге в блоке 10 обработки и управления накапливается таблица данных, в которой для каждого значения длины волны Aj зафиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной головки 17, по которым в соответствии с формулами (2) и (3) производится расчет величины зазора h в каждой координате X магнитной головки 17, Информация о результатах измерения передается на блок 9 отображения для отображения на экране в цифровом или графическом виде.

Поверхности скольжения магнитной головки 17 имеют высокую чистоту обработки (Кд 0,02 мкм), находятся на малом расстоянии от поверхности диска 5 (0,1-1,0 мкм) и поэтому в зазоре наблюдается интерференция света, здесь находится зона формирования информационного сигнала А,, (фиг,6), Участки между поверхностями скольжения магнитных головок Б (нерабочая зона) являются шероховатыми удалены от поверхности диска 5 на 0,3-0,6 мм и поэтому отраженный от

них свет имеет равномерный дис|х})уз- ный характер, и интерференционные явления в этой области отсутствую , Зоны формирования опорного сигнала Ар представляют собой часть повс-рх- ности Б, которые для уменьшения ошибки измерения выбираются как можно ближе к зонам формирования

Q информационного сигнала Ау.

Повьппение точности и упрощение конструкции обеспечиваю ся установкой фотопреобразователя 7 так, что изображение магнитной головки 17 рас5 полагается перпендикулярно строкам телевизионного кадра, что дает возможность вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управ- ления без запоминания. Возможность

0 поочередного формирования информационного и опорного сигналов с последующим делением напряжения информационного сигнала на опорный за счет выполнения формирователя телевизион5 ного сигнала позволяет уменьшить влияние неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствитель - ности фотопреобразователя 7,

0 Формула изобретения

Устройство для измерения зазора между магнитной головкой и дисковым носителем, содержащее источник света.

5

0

5

0

5

установленные по ходу его излучения монохроматор, первую линзу и полупрозрачное зеркало, расположенное под углом к направлению излучения, прозрачный дисковый носитель, устанавливаемый по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом светового потока перед магнитной головкой, оптически сопряженные вторую линзу и фотопреобразователь, устанавливаемые по ходу отраженного от магнитной головки светового потока за полупрозрачным зеркалом, формирователь телевизионного сигнала, информационный вход которого соединен с выходом фотопреобразователя, блок отображения, блок обработки и управления, информационный вход которого соединен с первым выходом формирователя телевизионного сиг иллл, а первый выход соединен с входом монохроматора и генератор разнертки, первые три выхода которого соединены соответственно с входами синхронизации фотопреобразователя, форми11ователя телевизионного сигнала и блока обработки и управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, вход синхронизации блока отображения соединен с MeTBepTbih выходом генератора развертки, первый и второй ин- .формационные входы блока отображения соединены соответственно с вторыми выходами .формирователя телевизионног сигнала и блока обработки и управления, формирователь телевизионного сигнала выполнен в виде усилителя, вход которого является информационны входом формирователя телевизионного сигнала, а вьрсод является вторым его выходом, блока выборки и хранения информационного сигнала, блока синхронизации, вход которого являет- ся входом синхронизации формирователя телевизионного сигнала, блока

11

13

рыборки 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.

7

15

10

№/

S/пакс

Фиг.З

17

ФOpмaц.

Опорный