Емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ

 

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 благоV / даря реализации логометрического метода измерения. Емкостный изг. соителд содержит питающий генератоо 8, подключенный к измерительному электроду 3 емкостного датчика зазора через образцовый конденсатор5, 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 выходк контролируемому диску 9 и ко входу второго усилителя 2. Выход зтого усилителя присоединен к его первому входу и к экранирующему электроду . 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 В 7/14

1 ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4872778/28 (22) 25.07.90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Научно-исследовательский институт вычислительной техники (72) А.Г,Князев, В.M.Òèõîíoâ, Н,П.Ординарцева, В.Г.Путилов и В,П.Ананьев (56) Авторское свидетельство СССР

N 1325292, кл, G 01 В 7/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N. 1548658, кл, G 01 В 7/00, G 01 В 7/08, 1988. (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 изме рител ьн ы и конденсаторы.

Однако низкая помехоустойчивость устройства не позволяет использовать его для

„„5U„„1762111 Al

/ даря реализации логометрического метода измерения. Емкостный измерител= содержит г1итающий генератор 8, подключенный к измерительному электроду 3 емкостного датчика зазора через образцовый конденсатор5, 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 поверхно1762111 сти диска, и охватывающего его экранирующего электрода, а также блок выпрямления, являющийся выходом измерителя.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность измерения за 5 счет дополнительной погрешности измерения.

Цель изобретения — повышение точности путем компенсации влияния изменений внешних условий. 10

Это достигается тем, что емкостный измеритель биений магнитных дисков и их основ, содержащий питающий генератор переменного тока с шиной нулевого потенциала, емкостный датчик зазора, выполнен- 15 ный в виде электроизоляционного цилиндрического корпуса, размещенных у его торца измерительного электрода, предназначенного для установки параллельно поверхности диска, и охватывающего его 20 экранирующего электрода, а также блок выпрямления, являющийся выходом измерителя, снабжен образцовым конденсатором, выполненным в виде пары кольцевых пластин, установленных параллельно одна дру- 25 гой соосно с измерительным электродом и закрепленных на внешней боковой поверхности корпуса датчика, и двумя операционными усилителями, выход питающего генератора соединен с одной из пластин 30 образцового конденсатора, вторая пластина которого соединена с измерительным электродом датчика и первым входом первого операционного усилителя, второй вход этого усилителя подключен к шине нулевого 35 потенциала, а выход соединен с вторым входом второго операционного усилителя и входом блока выпрямления, первый вход второго операционного усилителя подключен к его выходу, который присоединен к 40 экранирующему электроду датчика, а выход первого операционного усилителя предназначен для подключения к контролируемому магнитному диску или к его основе.

На чертеже приведена структурная схе- 45 ма емкостного измерителя биений магнитных дисков и их основ.

Измеритель содержит первый операционный усилитель 1, второй операционный усилитель 2, измерительный электрод 3, эк- 50 ранирующий электрод 4, образцовый конденсатор 5, электроизоляционный цилиндрический корпус 6, емкостный датчик 7 зазора, питающий генератор 8 переменного тока, контролируемый магнитный 55 диск или его основу 9, шину 10 нулевого потенциала, блок 11 выпрямления, Высокочастотный ток питающего генератора 8 переменного тока проходит через образцовый конденсатор 5 и первый операционный 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 первого

Со операционного усилителя 1 равен —, где

Сх

Cp — емкость образцового конденсатора 5;

Сх — емкость измерительного конденсатора,и на выходе измерителя имеем сигнал, пропорциональный измеряемому биению и не зависящий от изменения факторов внешней среды

CQ Sp (x+pM +x)

8ЫХ ВХ ВХ

Сх Sx ХОнОм где U8x — входной сигнал, задаваемый питающим генератором 8 переменного тока;

Sp, Sx — 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 вЂ” контролируемое биение;

Xp p — 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

Ь х, Составитель Н,Ординарцева

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Заказ 3250 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

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, отличающийся 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 пла5 стин образцового конденсатора, вторая пластина 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 вто. рым входом второго операционногс усилителя и входом блока выпрямления, первый вход второго операционного усилителя подключен к его выходу, который при15 соединен к экранирующему электрод, датчика, а выход первого операционного усилителя предназначен для подключения к контролируемому магнитному диску или к его основе.