CN1068656A - 磁记录介质耐磨性快速测试装置 - Google Patents

Abstract

计算机控制的磁记录介质耐磨性快速测试装置， 将磁头与介质以一定压力相接触往复机械谐振加速 磨损过程。音圈电机推动装载磁头的小车作简谐振 动，试样置于可沿x、y、z三向移动并可绕z轴转动的 工作台上，上述部分均位于防振机座上。计算机控制 磁头驱动电路、数据读写电路，并对读出信号采样及 处理。本装置可测试不同厚度的小试样或盘状样品， 加剧介质磨损100倍左右，极大缩短试验周期，可应 用于耐磨性试验，快速检测磁盘膜层寿命等多种用 途。

Description

本发明属于磁存贮介质耐磨性的测试装置。

用于计算机系统的磁记录设备，随工作时间增加而使磁头、磁记录介质磨损加剧，导致读出信号幅度下降直至不能正常工作，所以磁记录介质的耐磨性是衡量其质量的重要指标之一。目前ISO（国际标准化组织）标准中没有规定软磁盘的耐磨性能，各国采用的磁记录介质耐磨性测试方法尚未统一，通常采用连续接触式测试法，在磁盘驱动器上进行：即将信息写入磁盘，在驱动器运转的情况下，磁头在同一磁道上连续磨损，检测其读出幅度，当读出幅度降低到某一值（如初始值的75%）时，即认为磁盘已磨损到极限值。有的国家将磁盘寿命规定为磨损100万次，其读出幅度不低于初始值的80%;美国Xidex公司企业标准规定磨损430万次后盘片仍能通过可靠性检查;一般将磨损次数规定为100-300万次。还有的采用多台驱动器，对被测试样品同时进行接触式连续磨损，当其中几台驱动器的软磁盘信号读出幅度下降到某规定值（或产生漏脉冲）时，记下此时的磨损次数作为衡量软磁盘耐磨性的指标，美国Weibur公司利用此法用7台驱动器同时对盘片进行单道连续加载磨损，当其中5台驱动器的盘片出现漏脉冲时，定为寿命结束。上述方法耗时多，对于软磁盘500-1000万次磨损的试验，按10小时/日连续进行，约需23-46天时间，不利于通过实验结果即时反馈以改进工艺参数;耗费大，一般要同时用多台驱动器进行实验，耗费大量人力物力;长时间试验环境条件变化影响试验结果，因此要求整个测试过程中温度，湿度保持恒定，净化程度要高;这种方法也不能用于小样片的测试。

本发明的目的在于提供磁记录介质耐磨性快速测试手段，大幅度减少测试时间和费用，降低对测试环境条件的要求，以适应多种用途的快速实验需要。

本发明将磁头与磁记录介质以一定的压力相接触采用往复式机械谐振的磨损方式加速磨损过程，在给定条件下的加速磨损和正常磨损存在稳定的对应关系，可以用实验方法确定这种对应关系。为此，本发明的测试装置包括机械装置和电控与电测系统两部分。机械装置部分由工作台、磁头及其驱动装置、音圈电机、小车、防振机座等组成。电控与电测系统由磁头驱动电路、数据读写电路等组成。在电控与电测系统中，由计算机控制磁头往复运动驱动电路、数据读写电路，并对读出信号采样及处理。所述磁头与数据读写电路联通、装载于小车上，磁头往复运动驱动电路驱动音圈电机、音圈电机动圈与所述小车刚性联结，推动小车，工作台由纵、横移动部件、旋转台和升降机构组成，可沿互相垂直的X、Y、Z三方向移动，并可绕竖直方向的Z轴转动，防振机座由隔离板、减振弹簧和底板组成，减振弹簧安装在底板与隔离板之间，音圈电机。小车和工作台均置于隔离板上，小车两端对称安装两个拉伸弹簧，一端与小车相联，另一端与音圈电机固定座相联，音圈电机固定座和工作台均与隔离板相联。工作时在音圈电机电磁力作用下，小车与拉伸弹簧构成的谐振系统带动装载于小车上的磁头产生往复式谐振运动，使固定在工作台上的磁记录介质快速磨损。

利用本发明的测试装置大大加速磨损过程，同时提高频率、减小振幅可以加速介质磨损而相对减小磁头磨损，这两个因素可以使介质磨损加速100倍左右。此种方式可以测试不同厚度的小试样或盘状样品，因而既能测试硬、软磁盘，又能测试各种硬、软基片的磁记录介质样片，极大地缩短了试验周期，可应用于磁记录介质耐磨性试验、快速检测磁盘膜层寿命等多种用途的快速试验需要。

以下结合附图说明本发明的实施状态。

图1为本发明的电控与电测系统方框图，计算机〔1〕控制磁头往复驱动电路〔2〕、数据读写电路〔3〕，索引脉冲产生电路〔4〕输出索引脉冲至数据读写电路〔3〕，使得写入信号时功率放大部分正常工作，磁头往复驱动电路〔2〕控制谐振往复运动的振幅和频率，所述小车与音圈电机〔10〕动圈刚性联结，其速度传感器信号送入计数脉冲产生电路〔5〕，由计数器〔8〕记录往复磨损次数，并输出反馈信号给数据读写电路〔3〕，磁头〔9〕读出信号经信号放大及带道滤波电路〔6〕后，经数据采样电路〔7〕进入计算机〔1〕进行处理。

图2为装载磁头的小车与防振机座所构成系统的简化力学模型，小车〔11〕与其两端的拉伸弹簧〔14〕构成谐振系统，防振机座由隔离板〔12〕、减振弹簧〔15〕和底板〔13〕组成。在已知小车质量和拉伸弹簧刚度系数的情况下合理选择减振弹簧刚度系数和隔离板质量则可以使隔离板〔12〕的振动很少传给底板〔13〕，设作用于隔离板的强迫激振力幅值为F，则由隔离板传给底板的力幅值f为

f＝αF

K₂为减振弹簧刚度系数

m为小车质量，M为隔离板质量

C为阻尼系数

图3为减振弹簧布置的一个实例，它考虑激振力F产生的力矩所引起左右两个方向的谐振，图中隔离板〔12〕，减振弹簧〔15〕，底板〔13〕。减振弹簧均匀对称安装于隔离板四周，其数目为四个，底板〔13〕上有方向与磁头运动方向一致的V形槽，槽内放置用保持架隔开的钢球。

图4为本发明各部分相互位置关系，图中磁头〔9〕安装于磁头臂〔16〕上，磁头臂〔16〕与小车〔11〕联结，小车〔11〕与音圈电机〔10〕动圈刚性相联，磁头〔9〕读/写缝与小车〔11〕运动方向垂直，待测试的磁记录介质〔18〕固定在工作台的旋转台〔17〕上，上述各部分均位于隔离板〔12〕上。

图5为工作台升降机构示意图，工作台纵、横移动部件分别是用螺旋千分尺与运动件相联构成，调节螺旋千分尺即可使工作台沿X、Y方向移动，升降机构则是由螺旋千分尺〔20〕与动楔块〔21〕刚性相联，上定楔块〔22〕通过上板〔24〕与工作台沿X、Y轴移动及绕Z轴旋转的部分相连，下定楔块〔23〕通过下板〔25〕与防振机座的隔离板〔12〕固定，旋动螺旋千分尺〔20〕时即可使旋转台沿导向柱〔26〕作上下运动，以适应试样厚度的变化。

图6为音圈电机结构原理。图中音圈由磁钢〔10a〕，极靴〔10b〕，中心磁极〔10C〕，动圈〔10d〕组成，动圈〔10d〕通过联接件〔30〕与小车〔11〕刚性联接，小车〔11〕通过侧轴承〔32〕（品字形布置，其3只）和下斜轴承〔31〕（2只）限制自由度，并由上斜轴承〔33〕施加预紧力，使小车以一个自由度在组合导轨〔34、35、36〕上运动，所述组合导轨〔34、35、36〕刚性联结于隔离板〔12〕。

本发明已制出试验装置，采用IBM-PC机作为电控与电测系统的计算机，磁头往复驱动电路采用7.69HZ正弦波驱动音圈电机带动磁头往复运动，根据已有小车部件的质量m可由此设计两拉伸弹簧的刚度系数K₁，弹簧两端部用螺塞分别与动圈和音圈电机相联以利于弹簧作用力对中和适当调整刚度，设计计算拉伸弹簧和减振弹簧刚度系数为36.43kg/m，小车简谐振动振幅10-15mm，速度范围0.483-0.725μ/s，读写控制部分采用读写控制器控制数据脉冲发生器分别产生125KHZ、62.5KHZ数据脉冲对磨损样品进行写读，磁头加载力5-15g，用软件滤波采峰的方法，从磁头读出信号中，获得磁介质中记录信号的读出峰值，即将一段连续时间内随机采样得到的读出数据（几万-几百万个）进行累加，取平均值，将大于等于平均值的数据再进行累加平均计算，如此重复进行5-8次，所得平均值即为峰值信号。工作台升降行程3mm，横向行程20mm，纵向行程15mm，上述三个方向行程的精度均为0.01mm，整个装置还装有防尘罩及空气过滤器、送风机。对于5.25″、3.5″软硬磁盘介质和5×40mm软硬小样片介质快速试验效率为常规试验的100倍左右。

Claims (9)

1、一种由计算机控制的磁记录介质耐磨性快速测试装置，包括机械装置和电控与电测系统两部分，所述机械装置部分由工作台、磁头及其驱动装置组成，所述电控与电测系统由磁头驱动电路、数据读写电路等组成，其特征在于：

(1)将磁头与磁记录介质以一定压力相接触，采用往复式机械谐振的磨损方式加速磨损过程，用实验方法确定加速磨损和正常磨损之间的对应关系，

(2)电控与电测系统由计算机控制磁头往复运动驱动电路、数据读写电路，并对读出信号采样及处理，

(3)所述磁头装载于小车上，磁头往复运动驱动电路驱动音圈电机，音圈电机动圈与所述小车刚性联结，推动小车，

(4)所述工作台由纵、横移动部件、旋转台和升降机构组成，可沿互相垂直的X、Y、Z三方向移动，并可绕竖直方向的Z轴转动，

(5)所述机械装置部分包括的防振机座，由隔离板、减振弹簧和底板组成，减振弹簧安装在底板与隔离板之间，

(6)所述音圈电机、小车和工作台均置于隔离板上，小车两端对称安装两个拉伸弹簧，拉伸弹簧另一端与音圈电机固定座相联，音圈电机固定座和工作台均与隔离板相联。

2、如权利要求1所述的测试装置，其电控与电测系统还包括索引脉冲产生电路、计数脉冲产生电路和信号放大及带通滤波电路，索引脉冲产生电路输出索引脉冲至数据读写电路。所述小车的速度传感器信号送入计数脉冲产生电路，由计数器记录往复次数，并输出反馈信号给数据读写电路，磁头读出信号经信号放大及带通滤波电路后，经采样所得数据进入计算机进行处理。

3、如权利要求1或2所述的测试装置，所述小车通过侧轴承〔31〕和下斜轴承〔32〕限制自由度，并由上斜轴承〔32〕施加预紧力，使小车以一个自由度在组合导轨上运动。所述侧轴承、下斜轴承、上斜轴承和组合导轨均刚性联结于隔离板，所述磁头安装于磁头臂上，磁头臂与小车联结，磁头读/写缝与小车运动方向垂直。

4、如权利要求1或2所述的测试装置，所述工作台纵、横移动部件分别是用螺旋千分尺与运动件相联构成，升降机构则是由螺旋千分尺与动楔块刚性相联、上定楔块通过上板与工作台沿X、Y轴移动及绕Z轴旋转的部分相联、下定楔块通过下板与隔离板固定而构成。

5、如权利要求3所述的测试装置，所述工作台纵、横移动部件分别是用螺旋千分尺与运动件相联构成，升降机构则是由螺旋千分尺与动楔块刚性相联、上定楔块通过上板与工作台沿X、Y轴移动及绕Z轴旋转的部分相联、下定楔块通过下板与隔离板固定而构成。

6、如权利要求1或2所述的测试装置，所述防振机座的减振弹簧均匀对称安装于隔离板四周，其数目为四个，所述底板上有方向与磁头运动方向一致的V形槽，槽内放置用保持架隔开的钢球。

7、如权利要求3所述的测试装置，所述防振机座的减振弹簧均匀对称安装于隔离板四周，其数目为四个，所述底板上有方向与磁头运动方向一致的V形槽，槽内放置用保持架隔开的钢球。

8、如权利要求4所述的测试装置，所述防振机座的减振弹簧均匀对称安装于隔离板四周，其数目为四个，所述底板上有方向与磁头运动方向一致的V形槽，槽内放置用保持架隔开的钢球。

9、如权利要求5所述的测试装置，所述防振机座的减振弹簧均匀对称安装于隔离板两周，其数目为四个，所述底板上有方向与磁头运动方向一致的V形槽，槽内放置用保持架隔开的钢球。

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