Емкостной преобразователь биений магнитного диска Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

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

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее генератор импульсов, шину нулевого потенциала, емкостной первичный преобразователь, содержащий эталонный и измерительный конденсаторы. Однако низкая помехоустойчивость устройства не позволяет использовать его для измерения малых перемещений, например, при контроле жестких магнитных дисков и их основ.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности является емкостной преобразователь перемещений, содержащий генератор, шину нулевого потенциала, блок выпрямления, конденсатор, датчик, выполненный в виде первого измерительного электрода, имеющего возможность перемещения относительно второго измерительного электрода в направлении, перпендикулярном плоскостям обоих электродов, и дополнительного экранирующего электрода со стороны, противоположной измерительному электроду.

Недостатком этого преобразователя является ограниченная точность измерения перемещений за счет сложности выполне VI Os

Ю VI 00

ния прецизионного блока выпрямления высокочастотного информативного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет модулирования сигналов биения высокочастотного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что емкостной преобразователь биений магнитного диска, содержащий высокочастотный питающий генератор, шину нулевого потенциала, к которой он присоединен одним из выводов, емкостной датчик зазора, выполненный в виде измерительного и экранирующего его дополнительного электрода, присоединенный к генератору первый трансформатор, конденсатор и два диода, снабжен вторым и третьим трансформаторами и двумя дополнительными диодами, соединенными с первыми двумя диодами по кольцевой схеме, выход питающего генератора соединен с началом первичной обмотки первого и началом вторичной обмотки третьего трансформатора, конец первичной обмотки первого трансформатора подключен к шине нулевого потенциала, начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к началу первичной обмотки второго трансформатора, а конец вторичной обмотки первого трансформатора соединен с шиной нулевого потенциала, конец первичной обмотки второго трансформатора соединен с измерительным и дополнительным электродами датчика, начало вторичной обмотки второго трансформатора подключено к точке соединения катода первого диода и анода четвертого диода, катод которого подключен к началу первичной обмотки третьего трансформатора и аноду третьего диода, катод которого соединен с анодом второго диода и концом вторичной обмотки второго трансформатора, катод второго диода соединен с концом первичной обмотки третьего трансформатора и анодом первого диода, конец вторичной обмотки третьего трансформатора через конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, предназначенной для подключения к контролируемому магнитному диску, а выходом преобразователя являются средние выводы первичной обмотки третьего трансформатора и вторичной обмотки второго трансформатора, причем конденсатор выполнен с регулируемой емкостью.

На чертеже показана структурная схема емкостного преобразователя биений магнитного диска.

Преобразователь содержит три транс- Форматора 1-3, высокочастотный питающий генератор 4, шину 5 нулевого потенциала, четыре диода 6-9, конденсатор 10 с регулируемой емкостью, емкостной

датчик 11 зазора, выполненный в виде измерительного и экранирующего его дополнительного электродов 12, 13. Выход питающего генератора 4 соединен с началом первичной обмотки первого трансформатора 1 и началом вторичной обмотки третьего трансформатора 3, конец первичной обмотки первого трансформатора 1 подключен к шине 5 нулевого потенциала,

0 начало вторичной обмотки первого трансформатора 1 подключено к началу первичной обмотки второго трансформатора 2, а конец вторичной обмотки первого трансформатора 1 соединен с шиной 5 нулевого

5 потенциала. Конец первичной обмотки второго трансформатора 2 соединен с измерительным и дополнительным электродами 12,13 датчика 11, а начало вторичной обмотки второго трансформатора 2 подключено к

0 точке соединения катода первого диода 6 и анода четвертого диода 9, катод которого подключен к началу первичной обмотки третьего трансформатора 3 и аноду третьего диода 8. Катод третьего диода 8 соединен с

5 анодом второго диода 7 и концом вторичной обмотки второго трансформатора 2. Катод второго диода 7 соединен с концом первичной обмотки третьего трансформатора 3 и анодом первого диода 6. Конец вторичной

0 обмотки третьего трансформатора 3 через конденсатор 10 подключен к шине 5 нулевого потенциала, имеющей возможность подключения к контролируемому магнитному диску 14. Выходом преобразователя явля5 ются средние выводы первичной обмотки третьего трансформатора 3 и вторичной обмотки второго трансформатора 2.

Устройство работает следующим образом,,т

0 Перед началом работы, регулируя величину емкости подстроечного конденсатора 10, добиваются нулевого сигнала на выходе устройства, компенсируя начальное значение измерительной емкости, образованной

5 измерительным электродом 12 датчика 11 и контролируемым магнитным диском 14. Из- за наличия у магнитного диска 14 торцового биения при вращении последнего происходит изменение расстояния между

0 обкладками измерительного конденсатора. Высокочастотное напряжение питающего генератора 4 преобразуется первым трансформатором 1 в переменный высокочастотный ток, проходящий через цепь, об5 разованную первичной обмоткой трансформатора 2 и параллельно соединенными конденсаторами, первыми обкладками которых являются измерительный электрод 12 и дополнительный электрод 13 датчика 11. а вторыми - соединенный с шиной 5 нулевого потенциала контролируемый магнитный диск 14. Высокочастотный ток модулируется низкочастотным биением контролируемого магнитного диска 14. Для избежания явления краевого эффекта измерительного электрода 12 датчика 11 служит дополнительный электрод 13 с потенциалом, равным потенциалу измерительного электрода 12. Часть схемы, выполненная на втором и третьем трансформаторах 2,3. четырех диодах 6-9, соединенных по кольцевой схеме, демодулирует высокочастотный сигнал и информативный сигнал переносится в область низких частот.

Выходной сигнал пропорционален реактивному сопротивлению цепи, то есть обратно пропорционален измерительной емкости

UBb.x°f( - . г1рг-),(1)

Си + Сп - Сю

где Си - информативная емкость датчика 11;

Сп - паразитная емкость датчика 11с учетом емкости начальной (установочной) и емкости монтажа;

Сю - емкость подстроенного конденсатора 10.

При подготовке устройства к работе, регулируя емкость конденсатора 10, добиваются равенства Сп Сю. В таком случае

UB«x f(),

1-й Си С12-14 + С13-14,

„ ЈЈoSl „ С12-14 :I Cl3 - 14

где е, ЈQ - диэлектрическая проницаемость среды и вакуума соответственно;

Si, $2 - соответственно площадь измерительного электрода 12 и дополнительного электрода 13 датчика 11;

I - контролируемое биение магнитного диска.

( .... J. л-о.ч)°Ш).(5)

U

вых

ЈЈo(Sl + 82)

так как е Јb (Si + 82) к const для данного датчика, то есть выходной сигнал пропорционален контролируемому биению.магнитно- го диска.

Данное устройство обладает высокой точностью измерения и хорошей помехоустойчивостью. Использование во входной цепи трансформатора позволяет получить низкий уровень шумов в информативном сигнале. Наличие земли - шины нулевого

потенциала, соединенной с измерительным электродом через малые сопротивления вторичной обмотки первого трансформатора и первичной обмотки второго трансформатора 5 обуславливает высокую помехоустойчивость преобразователя для низкочастотных помех нормального вида.

Формула изобретения

1.Емкостной преобразователь биений 10 магнитного диска, содержащий высокочастотный питающий генератор, шину нулевого потенциала, к которой он присоединен одним из выводов, емкостной датчик зазора, выполненный в виде измерительного и

15 экранирующего его дополнительного электрода, присоединенный к генератору первый трансформатор, конденсатор и два диода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет мо20 дулирования высокочастотного напряжения питания датчика сигналом биения, он снабжен вторым и третьим- трансформаторами и двумя дополнительными диодами, соединенными с первыми двумя диодами по

25 кольцевой схеме, выход питающего генератора соединен с началом первичной обмотки первого и началом вторичной обмотки третьего трансформаторов, конец первичной обмотки первого трансформатора под30 ключей к шине нулевого потенциала, начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к началу первичной обмотки второго трансформатора, а конец вторичной обмотки первого трансформатора соединен

35 с шиной нулевого потенциала, конец первичной обмотки второго трансформатора соединен с измерительным и дополнительным электродами датчика, начало вторичной обмотки второго трансформатора

40 подключено к точке соединения катода первого диода и анода четвертого диода, катод которого подключен к началу первичной обмотки третьего трансформатора и аноду третьего диода, катод которого соединен с

45 анодом второго диода и концом вторичной обмотки второго трансформатора, катод второго диода соединен с концом первичной обмотки третьего трансформатора и анодом первого диода, конец вторичной об50 мотки третьего трансформатора через конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, предназначенной для подключения к контролируемому магнитному диску, а выходом преобразователя являются

55 средние выводы первичной обмотки третьего трансформатора и вторичной обмотки второго трансформатора.

2.Преобразователь по п. 1, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что конденсатор выполнен с регулируемой емкостью.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного преобразователя биений магнитного диска. Преобразователь содержит емкостной датчик зазора, имеющий измерительный и экранирующий его дополнительный электроды и предназначенный для установки над поверхностью вращающегося магнитного диска. Оба электрода подключены к высокочастотному питающему генератору через первый трансформатор. С помощью второго трансформатора выходной сигнал датчика подается на одну диагональ диодного кольцевого демоделятора, вторая диагональ которого подключена к первичной обмотке третьего трансформатора. Вторичная обмотка этого трансформатора подключена через подстроечный конденсатор к питающему генератору, одна из клемм которого присоединена к земляной шине. Выходной сигнал преобразователя снимается со средних точек обмоток второго и третьего трансформаторов, присоединенных к кольцевому демодулятору. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.