Устройство для измерения зазора между магнитной головкой и дисковым носителем

(22) 06,07.87 вРь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР(56) Топа 1 К. и др. 1 еее Тгапзас11 опз оп ша 8 пег 1 са, Чо 1. шая.,ЯерешЬег, 1984, У 5.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРАМЕЖДУ МАГНИТНОЙ ГОЛОВКОЙ И ДИСКОВ 11 М НОСИТЕЛЕМ 801499123 А 1 2,(57) Изобретение относитсярольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности, вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки, и чувствительности Аотопреобразователя, а также упрощение конструкции за счет исключения необходимости применения запоминающего блока путем сокращения информационного потока в единицу времени. Сформированный монохроматором 2 2 поток монохроматического света от923 149 ражается полупрозрачным зеркалом 4, проходит прозрачный дисковый носитель 5 и попадает на поверхность магнитной головки 17, изображение которой принимается фотопреобразователем 7, который установлен так, что зто изображение располагается перпендикулярно направлению строчной развертки телевизионного кадра. С выхода фотопреобразователя 7 сигналы поступают в формирователь телевизионного сигнала, н котором формируются поочередно информационный сигнал от поверхности скольжения магнитной головки 17, н зоне которой имеют место интерференционные явления в зазоре, и опорный сигнал от нерабочей 1,шероховатой) зоны поверхности магнитной головки 17, выбираемой возможно ближе к зоне формирования информационного сигнала, и осуществляется деление напряжения информационного сигнала на напряжение опорного,чем обеспечивается уменьшение влияния неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствительностифотопреобразователя 7. Указанная процедура обработки повторяется для каж 51 О52025 дого следующего периода строчной развертки. С выхода формирователя 8 телевизионного сигнала информация поступает в блок 10 обработки и управления, Затем изменяется длина волнысвета, выделяемого монохроматором 2.11 икл измерений повторяется, В результате в блоке 10 обработки и управления накапливается таблица данных, вкоторой для каждого .значения длиныволны монохроматора 2 зайиксированы координаты экстремумов интерференции на поверхности магнитной голонки 7, по которым вычисляется величина зазора в каждой координате Хмагнитной голонки 7, по которым вычисляется величина зазора в каждойкоординате Х магнитной головки 17,Установка фотопреобразователя 7 относительно иэображения магнитной головки 17 перпендикулярно строкамтелевизионного кадра позволяет вводить информацию непосредственно вблок 1 О обработки и управления беззапоминания, что упрощает конструкцию устройства. Результаты измерений выводятся на блок 9 отображения.6 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано н системах автоматики и вычислительной техники дляизмерения и контроля зазора междуплавающим элементом блока магнитныхголовок накопителя и вращающимся дисковым носителем.11 ель изобретения - повышение точности за счет уменьшения погрешности,вызванной неравномерностью освещенности магнитной головки и чувстнительности Фотопреобраэонателя, иупрощение конструкции за счет исключения необходимости применения запоминающего блока путем сокращения информационного потока в единицу време 50ни,На фиг, представлена блок-схемаустройства; на фиг,2 - функциональная схем формирователя телевизионного сигнала; на фиг.3 - графическаязависимость чувствительности фотопреобразона геля от координаты поверхности ма нитной головки; на фиг,4ФраГМЕНт ИэображЕНИя МаГНИтНОй ГОЛОНки н телевизионном кадре; на фиг.5временные диаграммы работы устройства; на Фиг.6 - схема, поясняющая выбор эон опорного сигнала,Устройство (фиг.1) содержит источник 1 света, установленные походу его излучения монохроматор 2,первую линзу 3 и полупрозрачное зеркало 4, расположенное под углом кнаправлении излучения, прозрачныйдисковый носитель 5, установленныйпо ходу отраженного полупрозрачнымзеркалом 4 светового потока передмагнитной головкой, оптически сопряженные нторую линзу 6 и фотопреобразонатель 7, устанавливаемые походу отраженного от магнитной головки светового потока за полупрозрачным зеркалом 4, формирователь 8, информационный вход которого соединенс выходом фотопреобразователя 7,блок 9 отображения, первый информационный вход которого соединен с нторым выходом формирователя 8, блок10 обработки и управления, информационный вход которого соединен с пер1499123 вым выходом формирователя 8, первый выход соединен с входом монохроматора 2, а второй выход соединен с вторым информационным входом блока 95 отображения, и генератор 1 развертки, четыре ныхода которого соединены соответственно с входами синхронизации Фотопреобразователя 7, формирователя 8, блока 9 отображения и блока 10 обработки и управления.Формирователь 8 телевизионного сигнала состоит из усилителя 12, вход которого является информационным входом Формирователя 8, а выход 15 является вторым выходом Формирователя 8, блока 13 выборки и хранения информационного сигнала Гблока 13 ВХ информационного сигнала), блока 14 синхронизации, вход которого явля ется входом синхронизации формирователя 8, блока 15 выборки и хранения опорного сигнала Гблока 15 ВХ опорного сигнала) и аналого-цифровог, + г+ 2 г г .соя(- К -1 11+г г + 2 г г соя( 30 света,(4) к 1 К иКЯ,темы; где г и г - амплитудные коэффи 1 гциенты отражения гра =ниц стекло-воздух ивоздух-магнитная головка;Ь - величина зазора междупрозрачным диском имагнитной головкой;Л - длина волны монохроматического излучения Зазор Ь определяется экстремумами коэффициента по Формулам Ь =И Гдля минимумов); Г 2)Л2 Л ЛЬ =М +(для максимумов)2 4(3) где И - порядок интерференции;Ь - величина зазора н 1.-й точке.1Напряжение на выходе Фотопреобразователя может быть выражено соотно- шением где К - коэффициент отражения сисго преобразователя (АЦП) 16, двавыхода которого соединены соответственно с выходами блока 13 ВХ информационного сигнала и блока 15 ВХ опорного сигнала, а выход являетсяпервым выходом формирователя 8, первые выходы блока 13 ВХ информационного сигнала и блока 15 ВХ опорногосигнала соединены с выходом усилителя 12, а их вторые (управляющие)входы соединены, соотнетственно, спервым и вторым выходами блока 14синхронизации. Фотопреобразователь 7 предназначен для установки относительно отраженного от магнитной головки 17 светового потока так, что проекция магнитной головки перпендикулярна направлению строчной разверткиИзвестно, что коэффициент отражения системы прозрачный диск-магнитная голонка описывается Формулой КЬ+ 7)Л 1 - интенсивность света, падающего на систему диск-магнитная головка;К - коэффициент преобразования интенсивности света в электрическое напряжение;35Я - полный коэффициент преобразования.В идеальном случае когда 1ФПадсопяг и К = сопят, экстремумы функций (1) и Г 4) совпадаит и вычисление 40 зазорон по Формулам (2) и (3) возможно по экстремумам Функции (4).Однако и действительности величины 1 и К неравномерны, что приводит к ошибке при вычислении зазоров 45 по экстремумам Функции (4), так какэкстремумы Функций 1 (х) и Й(х) несовпадают (х - координата по поверхности магнитной головки).Пример косинусного распределения 50 неравномерности У чувствительностипредставлен на Фиг.3, где Я(х)зависимость чувстнительности фотопреобразователя от координаты х поверхности магнитной головки 17.В устройстве уменьшение величинынеравномерности освещенности и чунстнительности фотопрсобразователя 7 осуществляется путем выполнения Формирователя 8, обеспечивающего Формирова 1499123(8) ние опорного сигнала в условиях, близких к информационному, с последующим делением напряжения информационного сигнала на опорный.Представим полный коэффициент преобразования коэффициента отражения света К в напряжение в ниде 8(х у) = 8 (1 -хг-уг) (5)го 2 2 где х и у - декартовы координаты сначалом в центре фоточувствительной площадкипреобразователя 7;Б - максимальное значениеОкоэффициента преобразования. Так как практические изменения Я укладынантся н диапазон 0-0,3, то область определения переменных ограничивается значениями хма ксИнформационный сигнал при у - у + Л может быть представлен вовице 3= К(х) 8(х у ) =К(х)8 11-х -(У + д ) , (6)о, 2о Опорный сигнал формируют в области, где интерференпионные явленИя отсутствуют, т.е. К = сопят, у = у= С(вх -у ) (7) 1 г 1 г о 2 огде С - постоянный коэффициент. Находят соотношениеи К(х)111:= -. - 8- (У й+ гдс 11 - нормированный сигнал.Учитывая, что у(0,5; Й = 0,1;1у Д +, - Д (1, иэ сравнений (8) и (6) следует, что влияние неравномерности и оси х для нормированного сигналая существенно уменьшается.Установка фотопреобразователя относительно отраженного от магнитной голонки 17 светового потока позволяет принимать изображение магнитной головки 17 перпендикулярно строкам теленизионнсго кадра . фрагмент иэображения магнитной голонки 17 н теле 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виэионном кадре представлен на фиг.4, где К - телевизионный кадр, И - строчная развертка, А- зоны формирования информационного сигнала (поверхности скольжения магнитной головки), Ао - зоны формирования опорного сигнала.Устройство работает следующим образом.Монохроматор 2 выделяет из пучка белого света, излучаемого источником 1 света, узкий спектр волн,который через первую линзу 3 направляется на полупрозрачное зеркало 4.Луч, отраженный от полупрозрачногозеркала 4, через прозрачный диск 5попадает на поверхность магнитнойголовки 17, отражается от последнейи через полупрозрачное зеркало 4 ивторую линчу 6 поступает на фоточувствительную площадку фотопреобразователя 7, на выходе которого вырабатывается сигнал, который после обработки формирователем телевизионного сигнала 8 н соответствии с функциональ -ной схемой (фиг.2) и временными диаграммами (фиг.5) поступает на входблока 9 отображения,Обработка сигнала формирователем8 происходит следующим образом.Сигнал поступает с выхода фотопреобраэователя 7 на вход усилителя 12,усиливается и поступает на входыблока 13 ВХ информационного сигнала,блока 15 ВХ опорного сигнала и блока9 отображения, где наблюдается наэкране, Генератор 11 развертки обеспечивает синхронную развертку фотопреобразонателя 7 и блока 9 отображения, Временная диаграмма сигналадля одного периода строчной разверткиизображена на фиг.5 а. С генератора11 развертки в начале каждой строкипоступает импульс (фиг.5 б) на входблока 14 синхронизации. Через времясоответствующее моменту поступления информационного сигнала с первой поверхности скольжения плавающего элемента магнитной головки 17,с выхода блока 14 синхронизации науправляющий вход 13 ВХ информационного сигнала поступает импульс выборки (фиг.5 в) и происходит запоминаниеуровня информационного сигнала. Через время, соответствующее моментупоступления опорного сигнала с первой поверхности плавающего элементамагнитной головки 17, с выхода бло 149912310 ка 14 синхронизации на управляющий вход блока 15 ВХ опорного сигнала поступает импульс выборки (фиг.5 г) и происходит запоминание уровня5 опорного сигнала. Напряжение информационного сигнала (Фиг.5 д) с блока 13 ВХ информационного сигнала подается на первый вход, а опорного сигнала (Фиг.5 ж) - на второй вход АЦП 16. С выхода АЦП 16 сигнал в цировом коде, пропорциональном соотношению 11, /1 , подается на вход блока 1 О обработки и управления. Указанная процедура обработки сигнала повторяется для второй поверхности скольжения и каждого следующего периода строчной развертки. Прием информации блоком 10 обработки и управления от Формирователя 8 синхро низируется генератором 11 развертки. После этого в блоке 1 О обработки и управления производится сравнение результатов последовательных измерений, из которых отбираются и запоминаются 25 координаты х (номер строки), соответствующие экстремумам Функции Пя для данной длины волны, Далее по команде с блока 1 О обработки и управления изменяется длина волны света, 30 выделяемого монохроматором 2, и цикл измерений повторяется, В конечном итоге в блоке 10 обработки и управления накапливается таблица данных, в которой для каждого значения длины волны Д. зафиксированы координатыэкстремумов интерференции на поверхности магнитной головки 17, по которым в соответствии с Формулами (2) и (3) производится расчет ве личины зазора Ь в каждой координате х магнитной головки 17. Информация о результатах измерения передается на блок 9 отображения для отображения на экране в цифровом или 45 графическом виде.Поверхности скольжения магнитной головки 17 имеют высокую чистоту обработки (К с,0,02 мкм), находятся на малом расстоянии от поверхности диска 5 (0,1-1,0 мкм) и поэтому в50 зазоре наблюдается интерференция света, здесь находится зона Формирования информационного сигнала А. (фиг.6). Участки между поверхностями скольжения магнитных головок Б (нерабочая эона) являются шероховатыми, удалены от поверхности диска 5 на 0,3-0,6 мм и поэтому отраженный от них свет имеет равномерный диффузный характер, и интерференпионные явления в этой области отсутствуют. Зоны формирования опорного сигнала А представляют собой часть пом рх" ности Б, которые для уменьшения ошибки измерения выбираются как можно ближе к зонам Формирования информационного сигнала А.Повышение точности и упрощение конструкции обеспечиваются установкой Фотопреобразователя 7 так, что изобраение магнитной головки 17 располагается перпендикулярно строкам телевизионного кадра, что дает возможность вводить информацию непосредственно в блок 10 обработки и управления без запоминания. Воэможность поочередного Формирования информационного и опорного сигналов с последующим делением напряжения информационного сигнала на опорный эа счет выполнения Формирователя телевизионного сигнала позволяет уменьшить влияние неравномерности освещенности магнитной головки 17 и чувствительности Фотопреобразователя 7.формула изобретенияУстройство для измерения зазорамежду магнитной головкой и дисковымносителем, содержащее источник света, установленные по ходу его излучения монохроматор, первую линзу и полупрозрачное зеркало, расположенное под углом к направлению излучения, прозрачный дисковый носитель, устанавливаемый по ходу отраженного полупрозрачным зеркалом светового патока перед магнитной головкой, оптически сопряженные вторую линзу и фотопреобраэователь, устанавливаемые по ходу отраженного от магнитной головки светового потока эа полупрозрачным зеркалом, формирователь телевизионного сигнала, информационный вход которого соединен с выходом фотопреобраэователя, блок отображения, блок обработки и управления, информационный вход которого соединен с первым выходом Формирователя телевизионного сигнала, а первый выход соединен с вхолом монохроматора и генератор развертки, первые три выхода которого соединены соответственно с входами синхронизации фото- преобразователя, Формирователя теле 1499123 12виэионного сигнала и блока обработки и управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьвенияточности и упрощения конструкции,вход синхронизации блока отображениясоединен с четвертьп выходом генератора развертки, первый и второй ин.формационные входы блока отображениясоединены соответственно с вторымивыходами .Формирователя телевизионногосигнала и блока обработки и управления, формирователь телевизионногосигнала выполнен в виде усилителя,вход которого является информационным 15входом Формирователя телевизионногосигнала, а выход является вторымего выходом, блока выборки и хранения информационного сигнала, блокасинхронизации, вход которого является входом синхронизации формирователя телевизионного сигнала, блока выборки и хранения опорного сигналаи аналого-цифрового преобразователя,два входа которого соединены соответ-,ственно с выходами блока выборки ихранения информационного сигнала иблока выборки и хранения опорногосигнала, а выход является первым выходом формирователя телевизионногосигнала, при этом первые входы блока выборки и хранения информационного сигнала и блока выборки и хранения опорного сигнала соединены с выходом усилителя, а их вторые входысоединены соответственно с первым ивторым выходами блока синхронизации,а Фотопреобразователь предназначендля установки относительно отраженного от магнитной головки световогопотока так, что проекция магнитнойголовки перпендикулярна направлению строчной развертки.1499123 Составитель О.Смирновктор А.Коэориз Техред Л.Сердокова Корректор С,Шекма при ГКНТ СССР иэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород Гагарина,101 акаэ 4677/36 Тираж 683НИИПИ Государственного комитета по иэ113035, Москва, Ж,Подписноеретениям и открыущская наб., д.