Емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ

(21) 4872778/28 (22) 25.07.90 (46) 15.09,92. Бюл, (71) Научно-исследо числительной техни (72) А.Г,Князев, В.М цева, В,Г,Путилов и (56) Авторское свид М. 1325292, кл, О 01Авторское свид М. 1548658, кл, 0 01 6 01 В 7/08, 1988. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ 1ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР й. 34вательский институт выки,Тихонов, Н,П.Ординар- В,П.Ананьеветельство СССРВ 7/00, 1986.етельство СССРВ 7/00,(54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ БИЕНИЙ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ И ИХ ОСНОВ (57) 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 благоИзобретение 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 2/даря реализации логометрического метода измерения. Емкостный измеоител. содержит питающий генератор 8, подключенный к измерительному электроду 3 емкостного датчика зазора через образцовый конденсатор 5, 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 этого усилителя присоединен к его первому входу и к экранирующему электроду, 2 ил,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 электроизоля цион ного цил и ндричес кого корпуса, размещенных у его торца измерительного электрода, предназначенного для установки параллельно поверхно 1762111сти диска, и охватывающего его экранирующего электрода, а также блок выпрямления,являющийся выходом измерителя.Недостатком известного преобразователя является низкая точность измерения за 5счет дополнительной погрешности измерения,Цель изобретения - повышение точности путем компенсации влияния измененийвнешних условий. 10Это достигается тем, что емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ,содержащий питающий генераторпеременного тока с шиной нулевого потенциала, емкостный датчик зазора, выполненный в виде электроизоляционногоцилиндрического корпуса, размещенных уего торца измерительного электрода, предназначенного для установки параллельноповерхности диска, и охватывающего его 20экранирующего 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 изакрепленных на внешней боковой поверхности корпуса датчика, и двумя операционными усилителями, выход питающегогенератора соединен с одной из пластин 30образцового конденсатора, вторая пластина которого соединена с измерительнымэлектродом датчика и первым входом первого операционного усилителя, второй входэтого усилителя подключен к шине нулевого 35потенциала, а выход соединен с вторым входом второго операционного усилителя ивходом блока выпрямления, первый входвторого операционного усилителя подключен к его выходу, который присоединен к 40экранирующему электроду датчика, а выходпервого операционного усилителя предназначен для подключения к контролируемомумагнитному 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 операционныйусилитель 2, измерительный электрод 3, экранирующий электрод 4, образцовый конденсатор 5, электроизоляционныйцилиндрический корпус б, емкостный датчик 7 зазора, питающий генератор 8 переменного тока, контролируемый магнитный 55диск или его основу 9, шину 10 нулевогопотенциала, блок 11 выпрямления,Высокочастотный ток питающего генератора 8 переменного тока проходит черезобразцовый конденсатор 5 и первый операцион ный усилитель 1, выход которого соединен с поверхностью контролируемого магнитного диска или его основы 9. В цепь обратной связи первого операционного усилителя 1 включен измерительный конденсатор, образованный контролируемым магнитным диском или его основой 9 и измерительным электродом 3. Второй вход первого операционного усилителя 1 подключен к шине 10 нулевого потенциала. Коэффициент передачи первогоСо операционного усилителя 1 равен - , гдеСх Со - емкость образцового конденсатора 5; Сх - емкость измерительного конденсатора,и на выходе измерителя имеем сигнал, пропорциональный измеряемому биению и не зависящий от изменения факторов внешней средыС Яо(хо+х)ВЫХ ВХ ВХСх 5 х хономгде ОВх - входной сигнал, задаваемый питающим генератором 8 переменного тока;Яо, Ях - соответственно площадь обкладок образцового конденсатора 5 и измерительного электрода 3;Хром - номинальное расстояние между измерительным электродом 3 и контролируемым магнитным диском или его основой 9;Х - контролируемое биение;Хоном - расстояние между обкладками оЬразцового 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 Х, 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.1762111 Ьх Составитель Н,ОрдинарцеваТехред М.Моргентал Корректор И,Шмако Реда Заказ 3250 Тираж Подписн ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5тиям при ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 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 электроизоляцион ного 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 пла стин образцового конденсатора, втораяпластина которого соединена с измерительным электродом датчика и первым входом первого операционного усилителя, второР вход этого усилителя подключен к шине ну 10 левого потенциала, а выход соединен с вторым входом второго операционногс усилителя и входом блока выпрямления, первый вход второго операционного усилителя подключен к его выходу, который при соединен к экранирующему электрод,датчика, а выход первого операционного усилителя предназначен для подключения к контролируемому магнитному диску или кего основе.