Емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ Советский патент 1992 года по МПК G01B7/14 

iXl

о

ihO

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля торцового биения жестких магнитных дисков и их основ в процессе производства. Целью изобретения является повышение точности емкостного измерителя биений за счет компенсации влияния изменения внешних условий благоV / даря реализации логометрического метода измерения. Емкостный изг. соителд содержит питающий генератоо 8, подключенный к измерительному электроду 3 емкостного датчика зазора через образцовый конденса- тор5, электроды которого выполнены в виде кольцевых пластин, закрепленных на внешней боковой поверхности электроизоляционного корпуса 6 датчика. Имеется также экранирующий электрод 4, охватывающий измерительный электрод и создающий его эквипотенциальную защиту с помощью двух операционных усилителей 1 и 2, соединенных последовательно. К первому входу одного из них присоединена точка соединения образцового конденсатора 5 и измерительного электрода 3 емкостного датчика 7 зазора, второй его вход присоединен к шине 10 нулевого потенциала, а выход- к контролируемому диску 9 и ко входу второго усилителя 2. Выход зтого усилителя присоединен к его первому входу и к экранирующему электроду. 2 ил. (Л

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения геометрических параметров магнитных дисков и их основ.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее генератор, операционный усилитель и емкостный первичный преобразователь, содержащий эталонный и измерительный конденсаторы.

Однако низкая помехоустойчивость устройства не позволяет использовать его для

измерения малых перемещений, например, биений магнитных дисков и их основ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный преобразователь перемещений, содержащий питающий генератор переменного тока с шиной нулевого потенциала, емкостный датчик зазора, выполненный в виде электроизоляционного цилиндрического корпуса, размещенных у его торца измерительного электрода, предназначенного для установки параллельно поверхности диска, и охватывающего его экранирующего электрода, а также блок выпрямления, являющийся выходом измерителя.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность измерения за счет дополнительной погрешности измерения.

Цель изобретения - повышение точности путем компенсации влияния изменений внешних условий.

Это достигается тем, что емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ, содержащий питающий генератор переменного тока с шиной нулевого потенциала, емкостный датчик зазора, выполнен- ный в виде электроизоляционного цилиндрического корпуса, размещенных у его торца измерительного электрода, предназначенного для установки параллельно поверхности диска, и охватывающего его экранирующего электрода, а также блок выпрямления, являющийся выходом измерителя, снабжен образцовым конденсатором, выполненным в виде пары кольцевых пластин, установленных параллельно одна другой соосно с измерительным электродом и закрепленных на внешней боковой поверхности корпуса датчика, и двумя операцион- ными усилителями, выход питающего генератора соединен с одной из пластин образцового конденсатора, вторая пластина которого соединена с измерительным электродом датчика и первым входом первого операционного усилителя, второй вход этого усилителя подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с вторым входом второго операционного усилителя и входом блока выпрямления, первый вход второго операционного усилителя подключен к его выходу, который присоединен к экранирующему электроду датчика, а выход первого операционного усилителя предназначен для подключения к контролируемому магнитному диску или к его основе.

На чертеже приведена структурная схема емкостного измерителя биений магнитных дисков и их основ.

Измеритель содержит первый операционный усилитель 1, второй операционный усилитель 2, измерительный электрод 3, экранирующий электрод 4, образцовый конденсатор 5, электроизоляционный цилиндрический корпус 6, емкостный датчик 7 зазора, питающий генератор 8 переменного тока, контролируемый магнитный диск или его основу 9, шину 10 нулевого потенциала, блок 11 выпрямления.

Высокочастотный ток питающего генератора 8 переменного тока проходит через образцовый конденсатор 5 и первый операционный усилитель 1, выход которого соединен с поверхностью контролируемого магнитного диска или его основы 9. В цепь обратной связи первого операционногоусилителя 1 включен измерительный конденсатор, образованный контролируемым магнитным диском или его основой 9 и измерительным электродом 3. Второй вход первого операционного усилителя 1 под0 ключей к шине 10 нулевого потенциала. Коэффициент передачипервого

Р операционного усилителя 1 равен - где

х

Со - емкость образцового конденсатора 5;

5 Сх - емкость измерительного конденсатора,и на выходе измерителя имеем сигнал, пропорциональный измеряемому биению и не зависящий от изменения факторов внешней среды

0

Со . . So ( Хном + X )

-т UBXс-т:

х-Эх XQHOM

UeblX - UBX 7 UBX

где UBX - входной сигнал, задаваемый питающим генератором 8 переменного тока;

So, Sx - соответственно площадь обкладок образцового конденсатора 5 и измерительного электрода 3;

Хном номинальное расстояние между

измерительным электродом 3 и контролируемым магнитным диском или его основой 9;

X - контролируемое биение;

Хоном - расстояние между обкладками

образцового конденсатора 5.

Сигнал с выхода первого операционного усилителя 1 через охваченный 100%- ной отрицательной обратной связью второй операционный усилитель 2 поступает на

экранирующий электрод 4, выполняющий роль охранного кольца. Экранирующий электрод 4 является эквипотенциальным защитным электродом, который устраняет паразитную емкость и уменьшает краевые

эффекты, фокусируя электрическое поле на поверхности измерительного электрода 3. Сигнал с выхода первого операционного усилителя 1 поступает на вход блока 11 выпрямления, выход которого является

выходом устройства.

Изобретение обладает высокой точностью измерения благодаря не только линейной зависимости выходной величины от измеряемой X, уменьшению краевых эффектов и влияния паразитных емкостей, но и исключению влияния факторов внешней среды за счет получения выходного сигнала в виде отношения емкостей образцового и измерительного конденсаторов.

Формула изобретения Емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ, содержащий питающий генератор переменного тока с шиной нулевого потенциала, емкостный датчик зазора, выполненный в виде электроизоляци- онного цилиндрического корпуса, размещенных у его торца измерительного . электрода, предназначенного для установки параллельно поверхности диска, и охватывающего его экранирующего электрода, а также блок выпрямления, являющийся выходом измерителя,отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем компенсации влияния изменений внешних условий, он снабжен образцовым конденсатором, выполненным в виде пары кольцевых пластин, установленных параллельно одна другой соосно с измерительным электродом и закрепленных на внешней боковой поверхности корпуса датчика, и двумя операционными усилителями, выход питающего генератора соединен с одной из пластин образцового конденсатора, вторая пластина которого соединена с измерительным электродом датчика и первым входов первого операционного усилителя, второй вход этого усилителя подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с вто- рым входом второго операционногс усилителя и входом блока выпрямления, первый вход второго операционного усилителя подключен к его выходу, который присоединен к экранирующему электрод;, датчика, а выход первого операционного усилителя предназначен для подключения к контролируемому магнитному диску или к его основе.

дд/Х