奥林巴斯HDI可靠性测试系统

奥林巴斯HDI可靠性测试系统，是被设计用来进行磁头、磁盘和光磁头、光磁盘的摩擦性能的高精度和高效率的在线成分评估。这个系统理想地适用于质量分析、产品和研发测试。

1. SYSTEM FEATURES 系统特征

2. SPIN AND SEEK DYNAMICS 旋转和搜索动力学

3. THERMAL ASPERITIES MAPPING 热粗糙度绘图

4. WHITE PAPERS AND APPLICATION NOTES 论文和应用笔记

I. 系统特征

柔性硬件选项

模仿任何带波因系数的光盘驱动几何形状的能力：5.25”，3.5”，3.0”，2.5”，1.8”，1.0”
上、下两个磁头都能使用的能力
CW和CCW的速度从1到20,000rpm
简单快捷的磁头磁盘装配和加载
多种传感器：摩擦力、克加载、声发射、磁信号、热粗糙度和温度
原始的主轴卡盘确保最小的盘变形
坡道加载/卸载，适应任何坡道
基本唯一的柔性四维自由度坡道位置控制
在每一个测试仪内部，高度模拟从海平面到3000英尺
带温度控制的人为除气

控制和数据采集功能：

测试仪互相独立的同时操作
主轴控制提供线性和非线性（用户设定）加速/减速轮廓和反转矩变动模拟
高速搜索和清除功能（最高可到60Hz）
在加载/卸载操作时同步定位磁头和磁盘
热粗糙度探测和三维绘图
任何磁头（MR/GMR，感应等等）的TAA测量
用户友好的Windows 2000界面

磁头、磁盘或者光磁头、光磁盘的界面摩擦测试，跟头和盘独立的摩擦测试一样好，从基本的盘开始－停止测试转变到一系列测试，包括静止和飞起粘着特性，低速拖曳，磁头在用户定义的盘半径之间搜索，磁头在连续或者开关模式下清扫磁盘表面，动态加载/卸载等等。事实上，为了质量控制和接受检验目的，从一些小样本破坏性的研发和质量鉴定试验到大量的非破坏性产品认证，它担负着这些基本变化。

奥林巴斯摩擦认证系统配合最新的测试程序，能够从事磁头和磁盘表面以及交界面的摩擦认证。基于它能够同时精确测量切向或径向的动态摩擦力和断开式粘着力、动态克加载、高频接触声发射和超小热粗糙度。

超低噪音测试系统能够探测非常小的热粗糙度和绘出它们在表面的位置，非常适用于质量控制和失效分析。使用驱动TA测试或者头制造的常规数据头，或者特定的宽口TA头测试盘生产来确保程序、设备以及驱动和成分供给的兼容。联合声发射来探测表面粗糙度或者从几个到数百微米的碎片。TA探测亚微米粗糙度和碎片，和应变测量一起探测相对大的接触区域的不规则，满足综合测试，表面和磁盘驱动接触面的分析。

推荐的测试程序之一包括动态的TA响应和应力的测量，应用于不同级别的接触面：

高度到30000英尺（测试仪，不需要其它附加室）
温度最高到75℃（需要外加室）
湿度最高到95％RH（需要外加室）
磁盘的连续头最大－最小尺寸扫描（比如：实验室24小时或者生产线一分钟，与高度相结合）
加载－卸载循环（比如：实验室1000000次循环或者生产线上10次循环）

II. 旋转和搜索动力学

奥林巴斯加强型摩擦认真系统有先进的、超低噪音

运动控制：

控制磁盘旋转和磁头搜索，和原始设计的DSP（数字信号处理）控制器一起运行。
DSP处理器，由德州仪器生产，在运动控制中考虑到成熟算法和高精度。
线性动力驱动显著地降级了高通用的电子线路中发出的电子噪音，这对于灵敏的磁头－磁盘接触面的测量很关键，尤其对微小的热粗糙度的探测。
速度和位置的控制，允许径向和角度方向的绘图和显示不同的信号。比如：如果系统装备TA选项，用户可以运行从前程序的磁盘位置多次启动得到粘着力的绘图或者实时热粗糙度绘图。
当测试仪装备一个磁头，绝对位置定位提供75微米内的精确位置，不需要其它附加的测量工具，在高速搜索下也有非常高的可靠性和安全性。

精确旋转

奥林巴斯测试仪使用不带电刷的直流马达和球轴承旋转磁盘。球轴承是持久的开始－停止测试仪所必需的，就像它们经常比液体或空气轴承经受更多的开始－停止循环。球轴承主轴比液体或空气轴承有更高的消耗。这不是个问题，然而，磁头磁盘分离是纳米量级，磁盘本身有几千纳米的消耗，也就是说，经常有三个量级的数量差，采用像悬头（HGA）这样的优质弹簧。因此，主轴的消耗，虽然它加上另一个量级，但是不像临界的磁头磁盘研究，只要它维持在合理的量级，以及HGA被用于测试。

这些马达的性质和控制器动力性能限制了最大旋转加速度和速度。目前使用的希捷制造的马达可以可靠地达到15000rpm（奥林巴斯）和20000rpm（奥林巴斯加强型）的速度。好的马达在不远的将来将会使奥林巴斯测试仪把速度提高到30000 rpm，通过更换马达但是保留同样的控制器。

速度和加速度（减速度）的精度都都高达0.2%。

最小速度被所需的精度所限制。奥林巴斯控制器可以提供1rpm下0.5%的速度精度，0.1rpm下10%的精度。千分之几rpm的超低速根据需要是可能的，非常平滑的运动。

马达加速度由所加的净力矩产生，并瞬间与转子惯性和盘成比例的相反。净力矩主要有两种成分：电子力矩和粘性阻尼力矩。前者与电流成正比，并随速度有些微变化，后者随速度而线性增加。最大净力矩和加速度在很低的速度下能够得到。比如：15000rpm时最大加速度是3000 rpm/s，而在10000rpm时最大加速度是4000 rpm/s，在更低的速度下加速度更高。

最小的加速度限制于少量的数值计算的误差，相当于85 rpm/s。对于任何复杂的轮廓，加速度（旋转启动）不但可以正好线性，也可以自己编程设定。

精确搜索

奥林巴斯测试仪使用不带电刷的直流马达、球轴承和低除气作用油脂来移动磁头。三种类型的磁头运动模式，而且任意组合都可以实现，主要有：用户选择的盘半径之间的扫描，精确搜索任何盘半径，随机扫描和搜索以及随机地改变速度和振幅。

最大加速度是最大扫描速度（等同于马达力矩和转到惯量的比值）和磁头的精确定位之间的平衡。加速度越大，扫描时过冲量和下冲量越大，10％的最大值。

定位误差（过冲量和下冲量）的最大容许角加速度时5000 rad/s。2英寸的臂长（轴到头的距离）相应的线加速度是10,000 in/s。

不管相关的加速度有多高，由于搜索运动受限于振幅的事实，不可能达到非常高的速度。实际上最大扫描振幅对于3.5” 盘大概是30°，只有一半的振幅产生加速度（在扫描的下半时，磁头减速）。从上面的数量来看，一个可以驱动磁头臂以最大的加速度0.01 s后全振动扫描加速到50 rad/s，对应的线性加速度是100 in/s，来回扫描频率是25 Hz。

越小的振幅限制了磁头速度越低，但是扫描频率很高。比如说，磁头可以在2.5”盘上达到40 Hz，在1”盘上达到60 Hz。

最小的全振动扫描频率是0.05 Hz。