автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Совершенствование методик и контрольно-измерительной аппаратуры параметров жестких магнитных дисков и их основ

I I и

\/ « I

г 1 Ш! ^

ПЕНЗЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ОРДИНАРЦЕВА Наталья Павловна

УДК 621.317.3

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ ПАРАМЕТРОВ ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ И ИХ ОСНОВ

Специальность 05.11.05 — «Приборы и методы измерения электрических н магнитных величин»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 1993

Работа выполнена в Пензенском научно-исследовательском институте вычислительной техники.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Э. К. Шахов.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А. И. Мартяшин; кандидат технических наук А. А. Журин.

Ведущее предприятие: НИИ «Контрольприбор» (г. Пенза).

нии специализированного совета ком. 1В.Ш в Пензенском политехническом институте по адресу 440017, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ППИ.

Защита состоится

1993 г. на заседа-

Автореферат разослан «.

»

1993 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К063.18.01 кандидат технических наук

Ю. М. Крысин

ОЩЛЙ ХЛ1'ЛК;ЖРИСТГ:КЛ ГАБСТУ ЛК'ГУЛЛ:>JKiC'j'r- • !!!"Jb;.'¡h;!;ií. 4!,ус:;;;';:::гдютпеГ;

иг. war« c.crpct.e-aiiHX с'1Ч! : тс-чецкс- токуксп* девятилетия .ос'тагтсг. нзкош'тряи па жсеткш: 'мспштаи:: д::скс.->: (ЗКД). йссмс-тр"? кг. рост ттр-им^по1;лоптических г. агуп-;:: рвпоккяяювкх устройств ЭВК, в секторе рнмкв каиоактелей лам&схьккР. Be'-. :припсдг»я'К7 нзкечштеляи нь яч~-сткк:: мзгнктных диска;- (ИД), íiooKo¿M:y i:<s сегодняшний ч по^йзатехк

ркнчтт"р:-к«>: юкогн: гелей гиачитольие ирсвоскгдтг показателе других гид«!, »апоипиккккйг устрЬйсто. 00 ' ем прийзгодства г. сОь'та HKS т.-прия:йоыу растет : в i'JSS i-аду спрос :;а ilïlS t:o укремш -гшке ш>с;пшм:ся ü 17 шш. атук, e к I??3 rc,7 punor. сбита Оудег уссл::1;оп до ?!> ju'h. ступ.

С 60-х голо» до постояедого времени кабдрдзстся ы.г.зиый прого'-.сс тохио-гсгик üf-'л - ovkoltl uuimn, • угежйчяь-згеь sa k£í:;:,t!.oc д$сятиастис с 10 раь, стала довольно паг'п^сл^ко?. : • г-co-'tv-v года юкетиась с ?,2г' до 200 MóaiYr,, и в 7с- sí-o годц - с 100 ди юоу -koafit яь вяиндсль. .¡¡¿¿чьулнж, что в 1ШД качество ЯД яшшетса решаовик.

Одиоврокеши.» следует отмстить, что ьзгуосяглге йройзрсдетоли дисков считают , что л процессе провериться должен каждый дкек. Ö ч вязк с актуарной зодэчои. яг-лЕястся разработка истуднк повмякяшч ;гз'Л'.!1'*:;;Нйстк î' rví'i^KTvrnccTr K(w.T¡nij^ !•',)!, Y: oc»f>?' f-'Jl (W,h). С: СTС

ил даппк* vowettT теории ' трхакчтчеого хоктрсаЯ на У.ков.встяс'Рйрт Tpâovmuma з.едтш серти&икашж И£ к СНС ь достаточно!* мер« с учетов специфики ире-лидгз koütpuaü .

Саоцифккэ об'октэ кпнтралй проявхжзтея .£ toe, что lîpoBop'iCHbîv- ИД проявляет свои свойства г,pp. работе в zv;:<? с магнктной • голодной (ИГ). г?с:>.*ч;с?ь j-'U.

ооуславдя^зшая необходимость проперки каждого производимого диска (причем после каждой технологической операции и на сипите перед поставкой продукции потребители),, большое число измеряемых параметров, - асе зти особенности МД как об'екта сертификация не позволяют достичь высоких показателей достоверности и" сф^октивности кентподя при использовании сущестзулщих методик проверки ИД. Задача сертификации дисков зызивает , необходимость 'разработки новых и совершенствования существующих методик измерения и контроля параметров МД и ОМД. Отсутствует на текущий момент и анализ достоверности контроля с использованием контрольного образца (КО),

Ловкшэяие- плотности записи МД связано с уменьшением зысоты .плавания МГ над поверхность» диска. ,а следовательно, г качеством поверхности сзостзенно МД. Высокие требования, ::род'являемые к качеству поверхности МД, "дздаят актуальной задачу совершенствования стендов измерения параметров МД и 0:.!Л, особенно зто касается геометрических параметров СГП): торцового биения (ТЕ)," скорости торцевого биения (СТБ), ускорения торцового сменяя (УТБ), - которые контролируется на каждой • стадии технологического процесса изготовления МД".

Проведенный в работа анализ состояния технических средств. и методик проверки параметров МД и ОМД показал неудовлетворительный уровень последних для измерения ¡арамэтроз перспективных разрабатываемых дисков я лаоокодиыость дальнейшей разраоотки к совершенствования зипасатуры и методик измерения, и контроля параметров МД с темпов развития средств вычислительной техники.

'" Ц£ЗЬ РАБОТУ. Основной-иедьо настоящей работы является разпазотка а•совершенствование аппаратуры и .методик измерения •г контроля параметров МЛ л ОМД.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. 'Я раОоте использовали теоретические к зкслеркненталгчнке методы исследования. Теоретически? нсел«довзния проводились на основе. неголов математического моделирования, статистического аклкза- к -теории вероятностей, теории грайов. интегрального к дифференциального -исчисления.. тосрак зясктсичегкти цепей.

Экспериментальны'.: исследования проводились на ргзраоеташшх при непосредственной участии автора макетах пэкерите»«й Оиепяя нагнитныэс дисков к кх основ.

ЙАУЧНАЯ НОВИЗНА. Б работе определена специфика МЛ как об'екта контроля, разработаны подели процесса измерения ГП ¡Ц< к СИЛ, зозвояпвсие ииякшзщювать вогрешыоста измерения и рвпглть задачу контроля ГП перспективных ЙД к СЩД."

Б розулхтате проьедекаыя исследований получены ел'вдуюаие научнее .результаты:

- разработаны новые методики повышения достоверности к эффективности контроля КД и 9МД, учитываете та/.ие особенности проверяемого кзделия (МЛ), как большое число измеряемы" параметров,- необходимость контроля не-всех стадиях технологического процесса, к то, что изделие является коиялвктуазди;

- найдена для случая, селективного контроля камплектувккх изделий функция потери качества;

- разработали методики измерения к коптроля с использованием КС кокплетгту»:япз: нзьолхй к по^учокы &прод.опкя глт. сцеккй достоверности контроля о ксксл;1.зованкзц КО;

- резрз.оэтакь; нгт'сиртйчесииб издгдк процесса пзиер«гш:я ГП Ь-Д к игрсиегкои н псст0!т:5нсм 'токе о учетом злиядая зг результат ок'зр&киг пь-рзуггров реального' кзиерятеяьнзго :сслд?псгт::&г., л^пр^м««. гфсХмта, кулс-новскогг.

притяжения ойкл.чдэк- измерительного' конденсатора п их непараллельное?;: я г".д.)

- проэедон пп основе анализа математических «одолей процесса -лаиерапил ГП ИД я ОМД сопоставительный анализ аогрезнос'тс-а изизрония, что аоззолило выявить физическую природу и причины, созывавшие их появление, и определить путл ыишшизацгж погрешностей емкостного метола измерения ГП МЛ и ОМД;

- разрачотгшы емкостиио преобразователи ГП ,МД и ОМД улучаенныу.и точностными характориг.т'икаии.

Но-зкзна тонических решений подтверждена 3 авторскими саидотоль стаамм и М положительными решэикам о выдача авторского сзндетольстза (патента).

ИРЛКТИЧЕСКА» ЦЕННОСТЬ. Разработаны цетоаики. позволившие пссисить достоверность и оф^актлз.чость контроля магнитных дискоз. Предложены методология к математические модели процесса измерения ГП МД и ОМД. Разработки ряд измерителей ' ГП•МД а ОМД, зозволизиах улучвдтг тзхяачесхйе характеристики известных стакдоа ГП. МД а ОМД и тзц саяык решить задачу языеро.чия ТЕ, СТБ и УТБ дисков последних разработок. Разработан коммутатор серзкчнога измерительного сигнала Т5 для определения его производных: СТБ и УТБ.

Практическая ценность найденных в раооте решений состоит .з том, что они могут быть использованы 35 только при контроле дискет, но к широкого ряда других изделий. Например, методики »окно применять, для- контроля дзОых изделий с большм тлело и измеряемых: параметров, а также из издай. ихаользухаях зри контроле КО. -Разработанные датчики ГП МД к СМД ааолкз пригодны для измерения к контроля ГП двоих зраааааяася

дотало-л аз проводящего иатериада.

о

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы внедрена:

- емкостной измеритель биений МД и ОМД на Казанской промзводстиенно-коммсрческои предприятии "Компакт" в составе рззраоатываешлз-: стендов контроля геометрии диска:

- коммутатор первичного измерительного .елгн&хз ь прецизионной какаде базовой кифориаиг.енно-кэноритодьяой системы ГП МД к ОМД (КНИТК ВТ, г. Казань);

- методики контроля электрических и геометрических параистоэь МД в .'НИИВТ ( т. Пенза ).

Ункворсзльиость разработанных методик ьозводкхз •

использовать их лля повышения эффективности к достоверности

входного контроля маломощных реле в ПЗЛВК г.рп/й

"Корпус" (г. Саратов) к при входной контроле кокЕхектувпкх в

/

Пензенской научно-исследовательском заектрстекначеской института.

Универсальность блока коммутации, псрвскгчзгьас -разработанного для измерительного канала стендов контроля ГП МД у. ОМД, дала возможность использовать посгоднкй в автоматизированном измерителе «мкропроцессс-ркид ММС типа ДК-675 и в составе управляемого ЭВМ изкерктеяя параметров иалоисщних реле типа "Спектр", внедренным в. ИЗЛ.51' диегдрпя^гк к/о "Корпус".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы д^дегеш у,г 3~ай

Бссгопйной койференции "йетр'одогичсскос оосслсчсййо ийс :: асу

Т!1" , ( Г. Л},ВОЕ, 1930 Г. ), ВсесОГ:Г;';ОЙ КЭИЗЧ.'ПтХКК

"Проектирование внешни:: эаиомиггам'.из: .устройств из ледгитаых

Носителях" ( г. Пенза, 1525 г.-), Зсесокгяой к&учао-

технкчоской конференции "йгтодк'.к сродства -кзиеренкй.

кеканнческих пзргметрс* в скстевгх кектрегя и'.улр2глс>пкз" (г.

¡¡•?нза, 193;- г.'), "Ьуаггиггг гзк«, - про е1.?хо?вятп*в "

7

производство систем ЗЗУ ЭВМ" С г.Пенза, 1390 г. ). зональной сеиинаре "Разработка и. аттестация методик выполнения измерений" ( г. Пенза, 1989 г. ). семинара "Технический контроль в машиностроении в условиях рыночной экономики" (г. Пенза,- '1991 г.'), зональном семинаре "Пути, развития и совершенствования деятельности метрологических ' служб Минтяжыаша СССР" ( г. Пенза,. 1930 г. )„■ зональном сеиинаре "Обеспечение точности механической обработки в автоматизированном производстве" ( г.Пенза, 1990 г. ).

ПУБЛИКАЦИЙ. Основные положения диссертации опубликованы в Зч раоотах.

■ СТРУКТУРА И ОБ'ЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня использованной литературы я приложения. Она содержит 210 страниц машинописного текста, рисунок и 8 таблиц. 3 приложении приведены акта внедрения работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . ' 3- ПЕРВОЙ ГЛАВЕ "АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ. МАГНИТНЫХ ДИСКОВ И ИХ ОСНОВ" определена специфика магнитного диска как об'экта контроля." Проанализированы- тенденции развития НМД, определяющие требования х техническим характеристикам разрабатываемой аппаратуры измерения а. контроля параметров МД,. а частности ГП. Праведен обзор методов изиерения ГЯ МД и ОМД. обоснован зыбо? емкостного метода 'измерения п дан .сравнительный анализ современной ¡соктрольно-изиерительиой аппаратуры бесконтактного емкостного измерения ГП МД и их основ. 1

Как оо'окт контроля МД - это изделие с большим числом изиеояе.чых параметров. Каждая группа параметров:

'электрические,, геометрические, параметры динамически

.1

износостойкости, магнитные параметры, - характеризует соответствующие потребительские свойства изделия. Так, например, качестве поверхности характеризуется ГП вращающегося МД: ТБ, СТБ и УТБ. ТБ характеризует собственно неровность поверхности диска и определяет высоту "плавания" МГ над поверхностью МД. СТБ к УТБ являются первой и второй производной от ТБ и характеризует'соответственно импульс к силу взаимодействия МД с КГ при работе в паре. Специфической особенностью сертификации КД по электрическим параметрам являете« неооходимость использования КО. Отмечено, что совершенствование измерительных каналов стендовой контрольной аппаратуры ГП КД и ОКД является особенно актуальной задачей, так как эти параметры контролируются на каждой стадии технологического процесса МД. ' .

В настоящее время четко прослеживается тенденция к замене и вытеснению 200-м« и 130-ны НМД накопителями следующего поколения с малогабаритными дисками повышенной емкости диаметром 95-мм и бн-мм. Имеется сообщение фирмы 1В11 о проработке вопроса создания накопителя на 45-ым дисках. Одновременно с тенденцией уменьшения габаритов дисковых накопителей растет скорость вращения диска ( до 5400 об/ииь против стандартной скорости ЗЬООоб/ккн ) и уменьшается высота плавания МГ ( с 0,2 ыкм до ОДикы и менее ).

Доказано, что тенденция роста скорости МД в перспективных, разрабатываемых НМД, а следовательно, к в аппаратуре контроля МД к ОМД, ведет к увеличение веса высег.х. гапмоник в спектре измерявших ГП. Выявление наиболее перспективных направлений развития НМД, ' оказыв&сгэт непосредственное влияние на современный уровень и будущие достижения г области вычислительной техники, показк^-гст,

аппаратура контроля ГП МД и ОМД должна совершенствоваться по .. пути расширения диапазона, измерения в,области малых значений и увеличения точности с учетом увеличения частоты измеряемого сигнала и необходимости определения его первой и второй производных. . • ■ __

3 результате проведенного автором обзора методов бесконтактного измерения ГП МД к ОМД обосновал выбор емкостного метода изнерзкия, а сравнительный анализ современной контрольно-измерительной аппаратуры бесконтактного емкостного измерения ГП МД и ОМД показал необходимость и актуальность дальнейшего совершенствования' этой аппаратуры с учетом тенденций развития вычислительной техники.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ /СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ й ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ..МАГНИТНЫХ ДИСКОВ И ИХ ОСНОВ" сделан ряд полезных рекомендаций по совершенствованию существующих и разработке новых- методик контроля параметров МД и ОМД.

Изучение'вопроса контроля электрических параметров МД, проявлявшихся "при работе МД в паре, с МГ, позволило разработать, методику- контроля комплектующих изделий. Технологическому контролю' комплектующих. . изделий должен предшествовать этап выбора КО. Показатели достоверности контроля, использующего -КО, .трансформируются, и зта трансформация определяется правильно. найденными статистячдскями оценками. "Хорошая" МГ. неправильно выбранная з качестве контрольной, приведет к резкому увеличении ошибок 2-го рода - отнесении негодных МД к годным, и, наоборот, "плохая" МГ приведет к увеличения ошибок 1-го рода из-за ложного гасракования годных МД. Уменьшение достоверности 1 контроля МД из-за смещения сценки параметров

технологического процесса изготовления «Г при назнэченки - КО UT ( контрольного образца магнитной головки ) определяется выражением.

Хин 3>,ae(Xri-» А )

Si(Z)dE - if(Z)d2

Ir.tZm ImRh(I^Ä)

(I)

где- £(Z> - закон распределения контролируемого параметра

( Амплитуды воспроизводимого" сигнала ) пары Mfi/КГ в составе

* »

накопителя;'

Ei

Ямьа.Хмд« - верхний и ■ нижний предел« ' допуска контролируемого параметра KS;

Хп - несмещенная точечная опенка технологического процесса изготовления КГ:

А - сиецение точечной оценки, причсы знак к может

бить как положительным, так и 'отрицательный..

При эксплуатация КО следует учитывать тот. Факт, что если

рассматривать КО не с методической, з с аппаратурной точки

зрения, то его нох:кс считать частью контрольно-измерительной

аппаратуры. В такой случае результирующая погрешность

измерения контролируемого параметра имеет одну из состаЕлли-

■дкх, обусловленную- нестабильностью параметров КО. Уменьшить

эту погрешность могло. за счет компенсации дестабидизирусщия

факторов. Рассмотрение с этих позиций вопроса контри;:;

электрических параметров МЛ позволило оценкть достоверность

хоятроля с мспользоваикэк KU.

. Б главе также рассмотрены . вопроси порлдгония

достоверности и эффективности контроле МД. Tai: одним и?

i-зтодпв ' умо.аьа^п'дч случайной погрешности '/.зивреняя

II

контролируемого параметра < а систематическую погрешность зевгда можно компенсировать, азедя соотзетстзуввдю поправку } чвдяется измерение величины многократно. 5 случае иэриально распределенных контролируемого параметра 2" и псгреинссти измерения & , ичещей вуле&з« !4'а?&иа?ическое "ожидание, и сийнетри'шых транш; допуска 1Ч„ отпссытсльяо ионгшальаого значения предложено ияженереоэ ^есеаиз задачи определения числа измерении :й' при. 3: - кратном измер контролируемого параметра. Пусть нон известка ошока хеитрздя

£ , ::ижо которой иотреоитсль но хочет принцма*.^ достав-зяеаую аоодукшш. ';'огда-ограничите на- вогроаыость азиерония определяется следующим образом

^ 2*свя £Ф л./еаз<-к , сг>

гдз 5Д - СКО- погрешности язйзрелия ¿1" :

Ф(.) - функция Лапласа, ■л если для контроля продукции имеется- средство языергния, чарактеризужвееся С.КО аогсошнссти измерения «5 ви, С ¿Г ;, то для обеспечений требований потребителе следует дрозодит: •Л -кратное измерение контролируемого' аараиетра X' , зрячем Л определится лз выражения

:)Т 6 ' ■ (3)

"'с-лрош ¿.сеттв^оиссти я.качества".чеитзодя тесно связан! ■сдачей слредолапия псиеасшых границ ¡.Х», Хи. , .•^пенае' <о горой оииоваио.яа достижения алкиц^иа потерь .и I чз-за олмуск 1-го. и ¿-го рода, что достигаете:! спя иазначэни:

гранки равными

2, = 2. . СЗ-Ьп© : <4)'

2г г - е. с?Ь&(5) где 6 = Л ¡Ро/Д /Л-Ро);

1, - функциональный порог контролируемого параметра со ; Ро -'априорная вероятность выхода годных изделий.

лвторои разработан новый метод селективного контроля МД и КГ к определена функция потери качества для случая селективного контроля комплектующего изделия. Суть предлагаемого метода селективного контроля состоит з следующем. Пред-, взрптелъне устанавливается, как сзойствз комплектующих, определяемые измеренными "качениями контролируемых параметров, проявляются в комплектуемой изделии. Далее проверяемые комплектующие не только делятся на "годные" и ' негодные" е- зависимости от результата контроля, но к группируются в подгруппы, а поставка комплектующих в комплектуемое изделие ведете;: с учетом обозначения подгруппы,.которая присваивается зависимости ст- значения. контролируемого' параметра к проявления проверяемых свойств комплектующих в .комплектуемом изделии. Метод позволяет повысить качество комплектуемого изделия без дополитехьпых затрат со стороны поолзЕосктедс комплектующих. При , селективном контроле повышенно потребительских свойств комплектуемого кздедия создается непосредственно б процессе контроле. Контроль является еззидатегькой силой выпуска изделий хучвего качества.

~1 Контроль КД сс сплоаней разбраковкой по большему числу парз5*;троь оптг.'л-.зироветъ , с аконоккческг->й то-»'.!-

зрения. если умримаить число измеряемых. параметров без -'ухудшения результатов контроля ( без снижения его достоверности). Эти возможно па основе статистического исследования, определяющего зависимость между контролируемыми параметрами изделия и осуществления прогноза ' значения одного контролируемого параметра по результату измерения другого. Суть методики состоит в том, что зная предельно допустимое значение прогнозируемого параметра, определяется др-пс «очный допуск опгеделяядегс параметра. Если измеренное зпапз'ши определяющего' параметра находится в пределах при.оя.^чнзго допуска, то МД признается годным по измеряемому и r.p:j гнозируомему параметрам. Если измеренное значение ойредеячяаего параметра находится за пределами приемочного допуск.-'., мо укладывается-в полный допуск, тс изделие следует прэкоитооляровать и по прогаезируаному параметру. Если . же :.::-,у-;р.чп;ое значение определявшего параметра не укладывается б .полный допуск, .то изделие орахуется. Методика применена яри контроле электрических параметров МД. Использование методик;: есуволкдо не подвергать контролю 27 % контролируемых дисков, ¡ipt: зтзм прогнозируемым параметров б«.:ла принята остаточная намагниченность Н

?■ ТРЕТЬЕЙ - ГЛАВЕ "МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ ГК№ТРЯЧЕСШ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ >1 ЙХ АНАЛИЗ" '¡ассмлтриэаи-гсл гопнические характеристики измерительного л-пдо::сатора к его поведение а - цепях аереиеннсго и го:?:-:ного тзкз, на основания чего разрабатываются модели', измерения ГП МД и ОМД на переменном -и постоянном .»нздиз рззраоотаняых моделей .позволил определить составлящ-дэ погрешности измерения ГП дисков и наметать пути ' с-з 'минимизации.

Контроль ГП МД и ОМД рассредотачивается по всей ■ технологическим операциям изготовления МЛ, па каждой из них обнаруживаются и вибракошвзются изделия, некачественно изготопдс'шис предасстиуг;в;>ш •' темно логическим вроцоссои. • 'Производственный опыт показипает, . что стоимость каздого бракованного, изделия, но обнаруженного на како'й-лп5о стадии технологического процесса, возрастает на порядок на следующей технологической, операции. Быс'трие' темпы ■ развития-вычислительной , техники обуславливают актуальность совершенствования кснтрольно-изысрительной аппаратуры для измерения ГП МД и ОМД, которые контролируется на каждой стадии технологического процесса изготовления диска.

Показано, что датчик воспринимает усредненное до площади расстояние между зондом- и контролируемой поверхность» ИД и узели-чеиие пдоцзда активной поверхности зонда привадит к ухудшении разрешающей' способности -по профилю поверхности диска, однако малый выходной сигнал накладывает ограничения .30 жяхяальные размеры- емкостного зонда-. , '

Рассмотрен механизм появления дополнительной погрешности измерения, обусловленной изыенекием условий внешней, среды. Рассмотрены я оценены погрешность ст краевого эффекта измерительного конденсатора, погрешность от непараллельности плоскости измерительного электрода, зонда поверхности контролируемого МД (ОМД), погрешность, порожденная силой кудоновского притяжения обкладок измерительного конденсатора, погрешность, обусловленная динамикой вращения МД.

Получено выражение для полной емкости реального измерительного конденсатора для случая емкостного - электрода круглой формы диаметром Р

где С с , Ь - диэлектрические проницаемость вакуума и среды соэтветственкс. £ с - Р.. 85ч'10 "ч/к; гт1г , 1тсу - соответственно минимальное к максимальное расстояния между непараллельным!-, обкладками реального конденсатора.

Методологической основой постановки к решетя задачи соверзенствовзниь контрольно-измерительной аппаратуры ГП К1 ' и О МЛ", а также наиболее эффективного ее использования, является разработка ыоделей^ароцесса измерения контролируемых параметре!; с последующим хх анализом. Рассмотрены недели нзиереню- ГГ1 Ид к ОМД на"переменкой, к постоянное токе, пповеден их сопоставительный анализ.

Предложено решение задачи нахождения исчерпывавшей- ■ характеристики измерительной системы - закона распределений результирующей погрешности. Оно основывается на построений евгзнего графа определений результирующей &£ . Аналкь вклада кцядой составляющей погрешности в результкувку» по -гроепость позволил наметить пути ее минимизации.

Осой-апкост:,.;;- емкостного метода измерения явлаетск сильней зг.;:.ис;:«ость результата измерения от изменения • состоянии окружавЕ-гй средн. при непосредственном участии автора разраЬстах: гсзиерктедь ГП и ОКЕ, позволявший "компенсировать влияние на регульггг измерения внешних условий. Осков-К14И устройством изиеритедя йвдйется -емкостной зонд. Последний представляет собой-расположенный ка торцовой поверхности полого электроизолирующего цилиндрического корпуса круглый зкрапирукдий. электрод, выполненный в виде вроюрдяа-бгс .кольца, охватывающего измерительный электрод к служащего

ДЛЯ его ЗКР&ЦИРОВЗНКЯ со .стороны, ПрОТИБОПСЛЭККОЙ коптрмжру-

' 1С

euow поверхности МД. На боковой, поверхности- корпуса емкостного зонда расположены обкладки образцового конденсатора, иивп-лие форму колец, ось которык совпадает с ссьи измерительного электрода, На выходе устройства имеем сигнал, пропорциональный намеряемого биения'контролируемся поверхности

l' iui = - Ur3o<X4e„»n)/bXo »ом . (?)

где U я - напряжение литания измесительасп цепи;; Ь0 , Ь - соответственно плоладь ооклздс-к образцового чоняенсатооа и лзмеритодьксго электрона; Х„эн - номинальное { установочное ; засстсяние между измерительный электродом и хслтролируеисй .юверхностью МД; • , Хо чоя - расстояние между сйкладкаш образцового конденсатора. .

Лри непосредственном участии автора разработан целый ряд еакостггы:: измерителей ГП MIS я СЩ, позволявших устранять хетодическув. погрешность, обусдозленяуэ резопансныии чзленмяаи л изаеютельяой цепи, погоепность из-за сложности выполнения псецизионного Элока выпрямления высокочастотного лнэооиативного: сигнала, а также метояичесхую аогсвшкость нелинейности.

Б ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАЕЕ "СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ . И РАЗРАБОТКА КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРУ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧАГНИ7НЫХ ДИСКОВ й ИХ ОСНОВ" рассмотрена такая специфика контроля ГЦ МД л 0Ш1. как необходимость"чзцерения не только самой величины ГБ, ло я ее производных: С7Б я УТБ. Эта палача петае-тся подключением первичного измерительного ' сигнала с поиоаьо 'сомиутатора к каналам измешаая- ГБ. C7S л .JT5. данная глаза пссзящеиа вопросам совершенствования хомаутясувагёгс-

блока к включает в себя разработку конкретных технических решений, позволивших повысить технические характеристики коммутирующего блока ~и в цело« измерительного какала стендового контрольного оборудования ГП • «МД к ОЙД. Кроне зтего, в данной глазе приведены результаты экспериментальных исследований, полученных -при макетировавши разработанных преобразователей ГП Щ и ОЙД, в основу разработки которых легли результаты 'теор«ткчасккх исследований. Здесь так».е сообщается о результатах внедрения разработок автора. -

. Анализ существующих коимутируижкх элементов показал, что наиболее полно требоващш аеродачя измерительного сигнала с высокой точностью отвечает двухобаоточшлс геркоповыо реле.' При использовании последних при коммутациях измерительного сигнала низкого уровня сталкиваемся с погрешностью ко иглу тадкй, обусловленной т'срмо-э.д.с. и з.д.с. тепловых шумов, - наведенных в реле. Особенно . ощутимую аогрзшкость вносит тзрмо-з.д.с!, вызванная разности температур контактов роле. Предложены способы и устройства умаиькеыия вЬгрешности кокнутацик, обусловленной даразитной контактной терма-з.д.с. Реализация найденных технических решений позволила уменьшить паразитную з.д.с. коммутации до 2,0 мкВ.

Приведение в данной главе результаты экспериментальных исследований разработанного первичного преобразователя ТБ МД и ОУД показзл^ возможность достижения ш,;соккх технических ха-рлк'Гврйзтк** >' коезэдкого,

; Ж'ОНШЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ * '

I. исследована проблема йонтреля параметров

ЯЗ.и ОИД, ь улъуяглюа чего:

- вродд-зкаа ыетодакз выбора и назначения КО для контроля

£

коазлои^й-огч; изд^г/.й, в 'частности МД, позволяющая

обеспечить минимум потерь из-за ошибок контроля, обусловленных как погрешностью измерения используемой контрольно-измерительной аппаратуры, так и смещением оценки параметров технологического.процесса. КО; ' .

- получены выражения для оценки достоверности контроля с использованием КО:

- получены формулы приемочных границ контролируемого параметра, обеспечивающие минимум потерь;'

^.разработана методика "седектизяого контроля комплектующих; ■

- разработана методика оптимизации контроля изделий с большим числом контролируемых параметров.

2. На основе анализа процесса измерения ГП МД и ОМД ар»' контроле :

..- разработана эквивалентная схема замены измерительного конденсатора; .

- проведены анализ и сравнительная оценка погрешностей измерения ГЛ МД и ОМД, а -также-разработана методика определения суммарной результирующей погрешности;

- разработаны и исследованы модели процесса измерения ГЯ МД я СМД на переменном и постоянном токе;

- создан- ряд измерителей • ГП МД и ОМД с улучшенными техническими характеристиками, большинство из которых выполнено з змде опытных образцов и внедрено з производство.

3. Разработан коммутатор первичного'измерительного сигнала при определении гаммы контролируемых ГП: Т5, СТ5,. УТБ, з котором снижен уровень паразитных контактных з.д.с.

Универсальность•разработанных методик контроля ГП МД и ОМД позволила использовать их для контроля широкого ассортимента продукции.

га . '

5. Универсальность коммутатора первичного измерительного сигнала, первоначально разработанного для измерительного_ канала стендов контроля ГП МД и ОМД, наряду с. высокими метрологическими характеристиками, позволила использовать разработанный коммутатор в измерительной аппаратура для контроля микропроцессорных*ИКС к маломощных реле. . * *

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАН!? В РАБОТАХ: I--Князев А.Г. , ■ Ордкнарнева Н.-П., Ирудркий Б.В., Тихонов В.И. Метода и средства измерения геометрических караиетров магнитных. дисков к их основ /'/ Разработка и аттестация методик выполнения кзмерешй: Тез. докл. к зокальноиу сеык-' пару .10-IV октября 1989.-Пенза, I98S.-C.30-3I. 2 .Князев А.Г., . Ординариеса Д.П., Тихонов 'S.U.- Оценка параметров технологического процесса ври выборе и аттестации . контрольных образцов мандатных дисков //Разработка к аттестация методик выполнения измерений: Тез', докл. зонального семинара ifc - J? октября 1989 г. - Пенза. 1989. -С. 31 - 33. ■ , .

3. -Князев А.Г., Овдкпарцсге й.Г!.Путилов Б.Г., Тихонов В.К'. Использование статистических- методов для ' оценки параметров технологического процесса изготовления ыаглитных дисков // И^орнациошю-измерительная техника, йеж-вуз. сб. науч. тр./ ¡¡ess. политехи..кн-т. - Пенза, 1932. - С. IIS - 120.

4. Тихонов В.К., Ордкнарцава И.П., Антизова Е.П. Учет априорной информации с целые . компенсации нестабильности параметров.контрольного образца при контроле продукции // Ъапрасы радиоэлектроники . Серия ЭВТ. - 1985. - Bun. 13,-С-. Ь'Л - bL.. '

Ордул tapioca• U.U..Метрологические аспекты технического

контроля в инженерных расчетах //Измерительная техника.-1993.4! ' 5,- .С- 6 - V.

6. Князев А.Г., Ордянарцева ii.il., Тихонов В.М. Повышение достоверности и качества контроля 'за счет многократного измерения контролируемого параметра. //Технический контроль з машиностроении з условиях рыночной экономики : Тез. докл. семинара II - 13 ноября 1991 г. - Пенза, 1991. - С. 32 - 34.. ?.-- Тихонов В:М.,' Ординарцеза Я.П., Дешик Е.'А. Повышение достоверности контроля электрических параметров магнитных дисков //Вопросы радиоэлектроники . Серия ЗЕТ. - 1388. Вып. 5. - С. 2? - 31. , 3. Ананьев В.П., Грузин Д.II., Князев А.Г.. Ординарцева Н.П., ■ Тихонов В.М. Метрологическое обеспечение систем измерения геометрических параметров • магнитных дисков а их основ //Метрологическое обеспечение ИИС и АСУ ТП; Тез. докл.З Зсессюз. конф. 3-5 октября. 1990г.- Львов, 1990-С.195-136. 9. Грузин Д.П., Князев.А.Г.. Ординарцева Й.П., Тихонов З.М. Зыбор оптимальной «этодики контроля и- определение приемочных границ . при сертификации продукции // Пути развития и совяпазенствования деятельности метрологических служб Минтяжиаша СССР: Тез. докл.. зонального семинара 21 - 22 июня 1990 г. - Пенза. 1990. - С. 46 - 48. - 10. Князев А.Г.Ордянарцева И.П., Тихонов В.М. Зопросы достоверности контроля магнитных дисков //Вопросы радиоэлектроники . Серия ЭВТ.-1989.- ЗыпЛЗ.--С.54 - 5?.

11. Князев А.Г., Ординарцеза Я.П., Тихонов 8.М.. Зыбор оптимальной методики контроля и определение приемочных границ при сертификации продукции //Метрологическая служба в СССР.

- 1991. - N I. - С. 32. - 36.. '

12. Ординарцеза. ¡1.11.; Метрологические зопросы контроля //

, -.:! -......--'-------------------

Технический .■• контроль в машиностроении г условиях рыночной • экономики: Тез. докл. семинара II - 13 ноября 1991 г. Пенза. 1551. - С. 43 - 44.

13. Ординарцева ¡1.1:. Селективный контроль как нетод пеЕЫВдения качества комплектуемого изделия // Технический контроль: системы, организаций, методы, средства, технология: Инфэрнац. бюллетень. - .11 - Новгород, 1332. - Вып. 2 С.15-25.

14. Грузин Д.П., Князев Л.Т., Ординарцева Е.П., Тихонов В.К. Оценка повышения качества выпускаемой продукции за счет введения новых операций ь базовый технологический процесс /7 Обеспечение точности механической обработки б автоматизированной производстве:. Тез. докл. зонального семинара 4-5 июня. 1990 г. - Пенза, 1390. - С. '¡I - 4?.

15. Князев'Л.Г., Ординарцева И.П., Тихонов Б.К. Погрешности измерения 1 контролируемых -параметров при определении хх взаимосвязи //Моделирование, проектирование к производство систеы ВЗУ ЭВМ: Тез. доо. кок?. I? - 18 сентября 1990 г. -Пенза, 1990. - С. 13 - 14.

16. Ординарцева К.П. Оптимизация технического контроля // Технический контроль: системы, организация, методы, средства, технология: йнфориац, бюллетень. - 1! - Новгород, 1992. - Ььи. 2 С. 65-76.

Г?. Тихонов Б.К., Ордашарцева 11 .П., Антипове Е.П. Оптимизация контроля параметров магнитных. . воситсфой информации //Проектирование внешни}: запоминающих устройств на подвижных носителях: Тез. докл. Всесоюзной конференции 8 ~ . 9 сентября 1988. г. - Пенза, - С. .XIV - 118.

18. Ординарцем Н.ГК Оптимизация технического контроля.// Технический коктрудь в машиностроении в условиях рыночной эконпмткп: Хоз. докл. сх-иинара II - I? нсяЬря 1991 г. -

¡¡сиза. £991. - С. 4« - 45.

19. Способ измерения геометрических параметров чагшшшя дисяоз / Л.Г.Князев, ¡1.Я.Ордипарцова. 3.М.Тихонов,

В.Г.Путилов. - Яолохитеаъное решение о зыдаче а.с.4941125/10 от 29.05.91г. •

20. Князев А.Г., Орщшарцева П.П., Тихонов В.М., Сииакил З.й. Погрешности емкостных датчиков, используемых для измерения геометрических параметров магнитных дисков и :гс основ // Обеспечение точности механической обработки з автоматизированном производстве: Тез. докл. зонального семинара 4-5 а пня 1990г.-Пенза,- 1950,-С.20-32.

21. Д.с. [762 ¡.II СССР . ЧКЯ 7 /14.Емкостной язмери-тель чтений чагиитннх дисков я их основ /Л.Г. Князев, 3.М. Тихонов, И.П. Ординзоцеза. З.Г. Путииоп, В.П. Ананьев (СССР). >с. : .

22. С'рданарцова л.П. пакостной метод контроля хачестза позеохпости ,// Технический контроль: системы, организация, методы,• сзедстза, технология: ЛнОормац. ■ сяллетена. -Я-Нозгород, 1992. - Вып.2 С.25-31

23. А.с. 1768937 СССР, МКИ 6 01В 7/ОС. Емкостной измеритель геометрических параметров об'ектов / А.Г. Князев, И.П. Ордлнарцева, З.М.. Тихонов, В.Г. Путилов, В.П. Ананьев (СССР) Зс.-.ил.

24. А.С.1776978 СССР, МКИ С 01 В 7/00. ¿акостной

преобразователь биений магнитного диска/А.Г. Князев, й.М. Тихонов. З.П. Оодинараова, З.Г. Путилов, З.П. Ананьев (СССР) ,-чс.^ил.

25. Преобразователь, геометрических параметров 10'актов /А.Г.Князев, З.й.Эрдаяарпева, 3.М.Тихонов,

3.Г.Лутмлон.-Положительное решение о зыдаче а.с.4913160/28

от 11.0?:31г.

26. Князев А.Г.-, ирдинараева ПЛ.. Тихонов В.М. Вопросы коктродя геометрических параметров магнитных дисков и ид основ // Технический контроль в нааинсстроении ь условиях рыночной, экономики : Тез. докл. семинара 11-12-13 ноября 1991г.- Пенза, 1991.-С.37-39.

21. А.с. 158584'!, ШШ Н 0] И 47/00. Способ коккутгцкк низковольтных слаботочных сигналов /К.П.ОрдинариевоГ 2.К.Тихонов; VСССР)-2с..

20. А.с 17675&6 СССР, ВД': Н 01 Н 47/00. Спосой управления двухойкоточный реле л ре коммутациях цепей мюсровольтбвсгс уровня/А.Г.Князевii.il. Ордииарцева, Тихонов чСССР).-

23. Способ управления электромагнитных роле пр». кокиутацгж: цбР&й микровольтового уровня //А.Г.Князев, П.11.Ординардевс, Е.Н. Тихонов.-Полокитедыгае решение о выдаче а.с.4949512/0? . от 2£.Об.91г.

.30. К. г .1723665 СССР, МКИ Н 03 К 17/04. Коммутатор /Д.Г. •Князев, И.П. Ордшариеве,' В.К. Тихонов, (.СССР ) - 2с. : .ал.

31. А.с.1721616..СССР, МЮ1 Н 03 К 17/00. Матричный коикута-тор/ А.Г. Князев, К.П. Ординарцевв, В.М. Тихонов, ( СССР ) Зс.:ие. /

32. Емкостной преобразователь биений магнитных дксков//А-.Г. Князев, Б.М. Тихонов, К. П. Ордшариева, Б.Г. Путилов. -Положительное реаеняе ,г. выдаче а.с. 4908194/24 от 26.II.92г.

33. Путилов В. Г.; Князев А.Г., Ордииарцева К.П., Тихоны: Ь.!.'.. Енкос*цой* -проЬбразо'ватсхь 'асремодеикя в-частоту //аст^дь;

и средства измерения механических параиатро* в системах •контроля и управления: Тез. докл. Ьсссоюз. науч.- тьхп. кед?-20 - 22 января 1952"г.' - Пенза, 1352. - С. 97 - ?£,

34. Л.с.162451*3 СССР, МКЯ G II 8 5/84. Устройство для 'испытания износостойкости иагнитних дисков /H.A. Дубовкина А.Г.Князев, Н.П.Ординэрцова, В.И.Тихонов (СССР). - Зс.: ил.