SU1499123A1 - Устройство дл измерени зазора между магнитной головкой и дисковым носителем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  погрешности, вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки, и чувствительности фотопреобразовател , а также упрощение конструкции за счет исключени  необходимости применени  запоминающего блока путем сокращени  информационного потока в единицу времени. Сформированный монохроматором 2 поток монохроматического света отражаетс  полупрозрачным зеркалом 4, проходит прозрачный дисковый носитель 5 и попадает на поверхность магнитной головки 17, изображение которой принимаетс  фотопреобразователем 7, который установлен так, что это изображение располагаетс  перпендикул рно направлению строчной развертки телевизионного кадра. С выхода фотопреобразовател  7 сигналы поступают в формирователь телевизионного сигнала, в котором формируютс  поочередно информационный сигнал от поверхности скольжени  магнитной головки 17, в зоне которой имеют место интерференционные  влени  в зазоре, и опорный сигнал от нерабочей (шероховатой) зоны поверхности магнитной головки 17, выбираемой возможно ближе к зоне формировани  информационного сигнала, и осуществл етс  деление напр жени  информационного сигнала на напр жение опорного, чем обеспечиваетс  уменьшение вли ни  неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствительности фотопреобразовател  7. Указанна  процедура обработки повтор етс  дл  каждого следующего периода строчной развертки. С выхода формировател  8 телевизионного сигнала информаци  поступает в блок 10 обработки и управлени . Затем измен етс  длина волны света, выдел емого монохроматором 2. Цикл измерений повтор етс . В результате в блоке 10 обработки и управлени  накапливаетс  таблица данных, в которой дл  каждого значени  длины волны монохроматора 2 зафиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной головки 17, по которым вычисл етс  величина зазора в каждой координате Х магнитной головки 17. Установка фотопреобразовател  7 относительно изображени  магнитной головки 17 перпендикул рно строкам телевизионного кадра позвол ет вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управлени  без запоминани , что упрощает конструкцию устройства. Результаты измерений вывод тс  на блок 9 отображени . 6 ил.

Description

сл

с

4

со со

ю

со

фиг.1

ражаетс  полупрозрачным зеркалом 4, проходит прозрачный дисковыгт носитель 5 и попадает на поверхность магнитной головки 17, изображение которой принимаетс  фотопреобразователем 7, который установлен так, что это изображение располагаетс  перпендикул рно направлению строчной развертки телевизионного кадра. С выхода фотопреобразовател  7 сигналы поступают в формирователь телевизионного сигнала, в котором формируютс  поочередно информационный сигнал от поверхности скольжени  магнитной головки 17, в зоне которой имеют место интерференционные  влени  в зазоре , и опорный сигнал от нерабочей (шероховатой) зоны поверхности магнитной головки 17, выбираемой возмож- 20 Установка фотопреобразовател  7 отно ближе к зоне формировани  информационного сигнала, и осуществл етс  деление напр жени  информационного сигнала на напр жение опорного, чем обеспечиваетс  уменьшение вли ни  неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствительности фотопреобразовател  7. Указанна  процедура обработки повтор етс  дл  каж

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики и вьпшслительной техники дл  измерени  и контрол  зазора между плаваюрим элементом блока магнитных головок накопител  и врагцающимс  дис ковым носителем.

Цель изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  погрешности вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки и чувствительности фотопреобразовател , и упрощение конструкции за счет -исключени  необходимости применени  запоминающего блока путем сокращени  информационного потока в единицу времени .

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - функциональна  схема формировател  телевизионного сигнала; на фиг.З графическа  зависимость чувствительности фото- преобразовател  от координаты поверхности магнитной головки; на фиг.4 - (Фрагмент из1 ражени  магнитной голов

дого следующего периода строчной развертки , С выхода формировател  8 телевизионного сигнала информаци  поступает в блок 10 обработки и управлени . Яатем измен етс  длина волны света, выдел емого монохроматором 2, Цикл измерений повтор етс . В резуль тате в блоке 10 обработки и управлени  накапливаетс  таблица данных, в которой дл  каждого .значени  длины волны монохроматора 2 зафиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной головки 17, по которым вычисл етс  величина зазора в каждой координате X магнитной головки 17, по которым вычисл етс  величина зазора в каждой координате X магнитной головки 17.

носительно изображени  магнитной головки 17 перпендикул рно строкам телевизионного кадра позвол ет вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управлени  без запоминани , что упрощает конструкцию устройства. Результаты измерений вывод тс  на блок 9 отображени . 6 ил.

5

5

о

0

5

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

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 света, установленные по ходу его излучени  монохроматор 2, первую линзу 3 и полупрозрачное зеркало 4, расположенное под углом к направлению излучени , прозрачный дисковый носитель 5, установленный по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом 4 светового потока перед магнитной головкой, оптически сопр женные 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 фотопреобразовател  7, блок 9 отображени , первый информационный вход которого соединен с вторым выходом форкировател  8, блок 10 обработки и управлени , информационный вход которого соединен с первым выходом формировател  8, первый выход соединен с входом монохромато- ра 2, а второй выход соединен с вторым информационным входом блока 9 отображени , и генератор II развертки , четыре выхода которого соединены соответственно с входами синхронизации фотопреобразовател  7, формировател  8, блока 9 отображени  и блока 10 обработки и управлени .

Формирователь 8 телевизионного сигнала состоит из усилител  12, вход которого  вл етс  информационным входом формировател  8, а выход  вл етс  вторым выходом формировател  8, блока 13 выборки и хранени  информационного сигнала (блока 13 ВХ информационного сигнала), блока 1А синхронизации, вход которого  вл етс  входом синхронизации формировател  8, блока 15 выборки и хранени  опорного сигнала (блока 15 ВХ опорного сигнала) и аналого-цифрово

г,+ 2 r,r,,.cos( -ь/7)

Изв ни  си на  го 4)ГЬ

1+г

:

г

.41ГЬ

COS(--+

л

де г

и г h Л амплитудные коэффициенты отражени  гра ниц стекло-воздух и воздух-магнитна  головка;

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

Зазор h определ етс  экстремумами коэффициента по формулам

h : -SN (дл  минимумов); (2)

h; г- . N

+ - (дл  максимумов)

4

(3)

где N - пор док интерференции;

hj - величина зазора в i-й точке, Напр жение на выходе фотопреобразовател  может быть выражено соотношением

с

Ino.K .

где R коэф ()ициент отражени  системы;

( -ь/7)

го преобразовател  (АЦП) 16, два выхода которого соединены соответственно с выходами блока I3 ВХ информационного сигнала и блока 15 ВХ опорного сигнала, а выход  вл етс  первым выходом формировател  8, первые выходы блока 13 ВХ информационного сигнала и блока 5 ВХ опорного 0 сигнала соединены с выходом усилител  12, а их вторые (управл ющие) входы соединены, соответственно, с первым и вторым выходами блока 14 синхронизации.

5

Фотопреобразователь 7 предназначен дл  установки относительно отраженного от магнитной головки 17 светового потока так, что проекци  0 магнитной головки перпендикул рна направлению строчной развертки.

Известно, что коэффициент отражени  системы прозрачный диск-магнитна  головка описываетс  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-магнитна  головка;

коэффициент преобразовани  интенсивности света в электрическое напр жение; полный коэффициент преобразовани  .

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

.В устройстве уменьшение величины неравномерности освещенности и чувствительности фотопрсобрагзовател  7 осуществл етс  путем выполнени  формировател  8, обеспсчипакицего формирова50

55

ние опорного сигнала в услови х, близких к информационному, с после- ДУК1ЩИМ делением напр жени  информационного сигнала на опорный.

Представим полный коэффициент пробразовани  коэффициента отражени  света R в напр жение в виде

S(x,y) S(l- i- у),(5

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

коэффициента преобразовани  .

Так как практические изменени  S укладываютс  в диапазон 0-0,3, то область определени  переменных ограничиваетс  значени ми 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  влени  отсутствуют, т.е. R const, у у :

Uo С(1- -i yj), (7)

где С - посто нный коэффициент. Наход т соотношение

- S,

-г)хЧ,

(8)

где и - нормированный сигнал.

Учитыва , что у 0,5; Л ,1;

1 1 У Д ) 1 tl 1 , из сравнений (8)

и (6) следует, что вли ние неравно- мерности nti оси х дл  нормированног сигнала U . существенно уменьшаетс .

Установка фотопреобразовател  относительно отраженного от магнитной головки 17 светового потока позвол - ет принимать изображение магнитной головки 17 перпендикул рно строкам телевизионног о кадра . Фрагмент изображени  магнитной головки 17 в теле

5

0

5

0

5

0

5

Q

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

Устройство работает следукхцим образом .

Монохроматор 2 выдел ет из пучка белого света, излучаемого источником 1 света, узкий спектр волн, который через первую линзу 3 направл етс  на полупрозрачное зеркало 4. Луч, отраженный от полупрозрачного зеркала 4, через прозрачный диск 5 попадает на поверхность магнитной головки 17, отражаетс  от последней и через полупрозрачное зеркало 4 и вторую линзу 6 поступает на фоточувствительную площадку фотопреобразовател  7, на выходе которого вырабатываетс  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 отображени .

Обработка сигнала формирователем

8происходит следующим образом. Сигнал поступает с выхода фотопреобразовател  7 на вход усилител  12, усиливаетс  и поступает на входы блока 13 ВХ информационного сигнала, блока 15 ВХ опорного сигнала и блока

9отображени , где наблюдаетс  на экране. Генератор ll развертки обеспечивает синхронную развертку фотопреобразовател  7 и блока 9 отображени  . Временна  диаграмма сигнала

дл  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 врем  tj, соответствующее моменту поступлени  информационного сигнала с первой поверхности скольжени  плавающего элемента магнитной головки 17, с выхода блока 14 синхронизации на управл ющий вход 13 ВХ информационного сигнала поступает импульс выборки (фиг.Зв) и происходит запоминание уровн  информационного сигнала. Через врем  t, соответствующее моменту поступлени  опорного сигнала с первой поверхности плавакнцего элемента магнитной головки 17, с выхода блока 14 синхронизации на управл ющий вход блока 15 ВХ опорного сигнала поступает импульс выборки (фиг.Зг) и происходит запоминание уровн  опорного сигнала. Напр жение информационного сигнала (фиг.5д) с блока 13 ВХ информационного сигнала подаетс  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, подаетс  на вход блока 10 обработки и управлени . Указанна  процедура обработки сигнала повтор етс  дл  второй поверхности скольжени  и каждого следующего периода строчной развертки. Прием информации блоком 10 обработки и управлени  от формировател  8 синхронизируетс  генератором 1I развертки. После этого в блоке 10 обработки и управлени  производитс  сравнение результатов последовательных измерений из которых отбираютс  и запоминаютс  координаты X (номер строки), соответствующие экстремумам функции U, дл  данной длины волны. Далее по команде с блока 10 обработки и управлени  измен етс  длина волны света, выдел емого монохроматором 2, и цикл измерений повтор етс , В конечном итоге в блоке 10 обработки и управлени  накапливаетс  таблица данных, в которой дл  каждого значени  длины волны Aj зафиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной головки 17, по которым в соответствии с формулами (2) и (3) производитс  расчет величины зазора h в каждой координате X магнитной головки 17, Информаци  о результатах измерени  передаетс  на блок 9 отображени  дл  отображени  на экране в цифровом или графическом виде.

Поверхности скольжени  магнитной головки 17 имеют высокую чистоту обработки (Кд 0,02 мкм), наход тс  на малом рассто нии от поверхности диска 5 (0,1-1,0 мкм) и поэтому в зазоре наблюдаетс  интерференци  света, здесь находитс  зона формировани  информационного сигнала А,, (фиг,6), Участки между поверхност ми скольжени  магнитных головок Б (нерабоча  зона)  вл ютс  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  влени  в этой области отсутствую , Зоны формировани  опорного сигнала Ар представл ют собой часть повс-рх- ности Б, которые дл  уменьшени  ошибки измерени  выбираютс  как можно ближе к зонам формировани 

Q информационного сигнала Ау.

Повьппение точности и упрощение конструкции обеспечиваю с  установкой фотопреобразовател  7 так, что изображение магнитной головки 17 рас5 полагаетс  перпендикул рно строкам телевизионного кадра, что дает возможность вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управ- лени  без запоминани . Возможность

0 поочередного формировани  информационного и опорного сигналов с последующим делением напр жени  информационного сигнала на опорный за счет выполнени  формировател  телевизион5 ного сигнала позвол ет уменьшить вли ние неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствитель - ности фотопреобразовател  7,

Claims (1)

1. 0 Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  зазора между магнитной головкой и дисковым носителем, содержащее источник света.

   5

   0

   5

   0

   5

   установленные по ходу его излучени  монохроматор, первую линзу и полупрозрачное зеркало, расположенное под углом к направлению излучени , прозрачный дисковый носитель, устанавливаемый по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом светового потока перед магнитной головкой, оптически сопр женные 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 фотопреобразовател , блок отображени , блок обработки и управлени , информационный вход которого соединен с первым выходом формировател  телевизионного сиг иллл, а первый выход соединен с входом монохроматора и генератор разнертки, первые три выхода которого соединены соответственно с входами синхронизации фотопреобразовател , форми11овател  телевизионного сигнала и блока обработки и управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  конструкции, вход синхронизации блока отображени  соединен с MeTBepTbih выходом генератора развертки, первый и второй ин- .формационные входы блока отображени  соединены соответственно с вторыми выходами .формировател  телевизионног сигнала и блока обработки и управлени , формирователь телевизионного сигнала выполнен в виде усилител , вход которого  вл етс  информационны входом формировател  телевизионного сигнала, а вьрсод  вл етс  вторым его выходом, блока выборки и хранени  информационного сигнала, блока синхронизации, вход которого  вл ет- с  входом синхронизации формировател  телевизионного сигнала, блока

   11

   13

   рыборки и хранени  опорного сигнала и аналого-цифрового преобразовател , два входа которого соединены соответ ственно с выходами блока выборки и хранени  информационного сигнала и блока выборки и хранени  опорного сигнала, а выход  вл етс  первым выходом формировател  телевизионного сигнала, при этом первые входы блока выборки и хранени  информационного сигнала и блока выборки и хранени  опорного сигнала соединены с выходом усилител , а их вторые входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации, а фотопреобразователь предназначен дл  Установки относительно отраженного от магнитной головки светового потока так, что проекци  магнитной головки перпендикул рна направлению строчной развертки.

   7

   15

   10

   №/

   S/пакс

   Фиг.З

   17

   ФOpмaц.

   Опорный