[发明专利]磁盘表面参数测量仪

说明书

本发明涉及一种对磁盘盘片进行高精度、多种参数测量的表面参数测量仪，属测量仪器技术领域。

随着电子计算机技术及其应用的发展，对计算机外部磁盘存贮器提出了越来越高的要求，因此在科研和生产过程中提出了对磁盘盘片进行高精度、多种参数进行测量。目前磁盘盘片表面参数测量主要采用两种方法。第一种方法用电容传感器作为测量传感器。如美国Proquip公司生产的SU4050型磁盘盘片物理参数测量仪，其原理是根据被测对象与电容传感头之间形成的平行平板电容器的电容量与其两极板间的距离的关系进行测量。其缺点是只能用于测量导体的表面，由于受测头面积限制，测量精度较低，而且对今后发展起来的非金属盘基以及光盘无法测量。第二种方法是用光学非接触测量的方法，采用这种测量方法的有彩色纹影仪，它是利用自准直测量原理与现代光学的彩色编码技术进行测量，如“电子计算机外部设备”杂志1990年第一期介绍的“用彩色条纹干涉仪测试磁盘表面平坦度”。另一种方法是采用平面干涉测量法，如美国Tropel公司生产的Autosort    MarkⅡ型干涉仪，它们的缺点是测量精度较低，只能测量盘片的宏观轮廓。

本发明的目的是设计一种新的磁盘盘片测量仪，能同时对金属与非金属盘片进行盘片面形-平面度的测量，又能对盘片中等规模周向轮廓波度以及外径至内径的微观和宏观轮廓进行测量。

本发明的内容是，利用激光外差非接触测量方法，实现对磁盘盘片几何参数的测量。磁盘盘片测量仪由气浮导轨及其驱动系统，气浮轴承及其驱动系统，气浮平台，空气净化器，减压系统，磁盘夹持器，光学传感器，采样控制器和计算机控制和数据处理系统组成，磁盘夹持器上放有被测磁盘，并由气浮轴承及驱动系统使其转动，光学传感器置于气浮导轨上，由驱动系统使其沿导轨作径向进给运动。气浮轴承和气浮导轨都置于气浮平台上，并由净化的气浮减压调压后对它们供气。计算机控制和数据处理系统与采样控制器和气浮轴承相连接，同时也与气浮导轨相连接。在测量磁盘片的平面度及周向波度时，由采样控制器产生数据采样的起点信号。计算机控制和数据处理系统实现对系统操作的控制和对采集信号的处理。磁盘盘片测量仪中的光学传感器以稳频激光器为光源，由稳频激光器发出的光经过反射镜、分光镜后分成两束，其中被分光镜透射的光束作为参考光，此参考光经过反射镜的反射和分光镜的分射，入射到光电接收器上。另一束被分光镜反射的光入射到声光调制器，经声光调制器衍射后的正一级光则作为测量光束。此测量光束经过分光镜、透镜以及45°分光棱镜的作用，入射到被测磁盘片上并聚成一个光点，这个光点经磁盘表面反射后，再经过45°反射的棱镜、透镜和分光镜的反射，又经过分光镜的透镜，最后与参考光在光电接收器上汇合，形成干涉信号。当被测盘片由于其表面不规则，使测点在光学传感器的测量轴方向上的位置发生相对变化，光学传感器将感知激光测量点位置上磁盘的轮廓。为了实现对整个 盘片的几何参数测量，被测盘片相对于光学传感器，在垂直于测量轴的平面内作回转运动。光学传感器沿导轨作径向运动，并对盘片作径向扫描，此时就获得整个盘片的信息。

附图说明：

图1是本发明的结构原理图。

图2是本发明的光学传感器光路图。

下面结合附图，介绍本发明内容。图1中，1是被测盘片、2是光学传感器，3是径向运动气浮导轨及其驱动系统，4是带动被测盘片作精密旋转运动的气浮轴承及其驱动系统，5是被测盘片夹持器，6是大理石气浮平台，7是空气过滤器，8是减压调压系统，9是计算机控制和数据处理系统，10是采样控制器。图2中，1是被测盘片，11是作为光源的稳频激光器光源，12是反射镜，13是分光镜，14是反射镜，15是分光镜，16是光电接收器，17是声光调制器，18是分光镜，19是透镜，20是45°分光棱镜。从稳频激光器11发出的光经过反射镜12反射分光镜13分成两束，被13透射的光束作为参考光，经过反射镜14的反射和分光镜15的分光，入射到光电接收器16上，被13反射的光入射到声光调制器17，经声光调制器衍射后的正一级光则作为测量光束，它透过分光镜18和透镜19，以及45°分射棱镜10的作用，入射到被测磁盘盘片11上，且会聚成一个光点，这个光点经磁盘表面反射后，再经过45°反射棱镜20，透镜19，分光镜18的反射及分光镜15的透射，与参考光在光电接收器16上汇合，形成干涉信号。

对磁盘盘片几何参数的测量是这样来实现的：1.盘片外径到内径宏观轮廓及微观轮廓的测量：当测量盘片的径向参数时，被测盘片静止，而光学传感器则沿着盘片的径向运动。通过计算机的控制及对光学传感器的输出数据进行采集和数据处理，从而获得径向的宏观轮廓及微观轮廓信息。