pzt驱动hga微位移测量系统的设计与研究

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1、国内图书分类号：TP202学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文PZT驱动HGA微位移测量系统的设计与研究硕士研究生刘朝青导师胡泓教授申请学位工学硕士学科机械电子工程所在单位深圳研究生院答辩日期2012年12月授予学位单位哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP202U.D.C：621.3DissertationfortheMasteredDegreeinEngineeringDESIGNANDRESEARCHONMICRO-DISPLACEMENTMEASUREMENTSYSTEMFORPZTACTUATEDHGAC

2、andidate：LIUCHAOQINGSupervisor：Prof.HUHONGAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December，2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着硬盘驱动器技术的发展，二级伺服驱动技术在硬盘中的应用越来

3、越广泛，其中利用压电陶瓷（PZT）作为第二级驱动器的磁头弹性臂（HGA）最早应用于商业用途。由于PZT比较脆弱，在生产过程中不可避免的会出现瑕疵，例如碎片、裂纹等。为了保证产品质量，需要选择合适的指标进行检测。对于合格的产品，在对其PZT施加特定的激励电压时，PZT发生伸缩运动，从而带动HGA顶端的磁头运动，且运动位移将在设计的范围内（纳米级）；而对于有瑕疵的HGA，其运动位移量将小于设计值，因此，该微位移量可以作为PZT的质量检测指标。随着硬盘生产厂家对磁头弹性臂的生产要求越来越严格，压电陶瓷驱动器驱动磁头弹性臂的微位移测量越来越受到重视。为了满足市场的需要，

4、实现该性能参数的自动测量成为必要。PZT驱动HGA的微位移测量系统是HGA在硬盘盘片上处于飞行状态时，在特定的PZT激励电压下，测量HGA磁头微位移的自动化测量设备，它具有以下功能：模拟HGA的飞行状态，HGA微位移的LDV测量以及LDV激光的自动对准等。本文首先通过查阅相关技术资料和现场评估实验，完成了系统设计的总体方案。采用机器视觉和图像处理的方式实现弹性臂磁头表面和盘片表面距离的控制；测量HGA偏转角，为LDV激光的自动对准提供必需的参数。继而利用Matlab对采集到的LDV信号进行描述和时域分析，分别使用相干平均法、移动平均法及FIR滤波器对信号预处理，

5、并比较了处理效果；完成了HGA磁头微位移的测量计算方法的研究。最后，设计系统实验，进行了HGA偏转角重复性测量，LDV对准可靠性分析以及微位移值稳定性测试，从而对测量系统的性能进行了评价。关键词：压电陶瓷；磁头弹性臂；微位移测量；图像处理；信号处理-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftheharddiskdrivetechnology,thetwoservodrivetechnologywasmoreandmorewidelyusedinharddisk,andtheheadgimbleassembly(H

6、GA)usingpiezoelectricceramic(PZT)asthesecondlevelofdriverwasfirstusedforcommercialpurposes.AsthePZTisquitefragile,defects,suchaschips,cracksinevitablyoccurduringtheproductionprocess.Appropriateindicatorsneedtobeselectedfortestingtoensurethequalityofproducts.Foreligibleproducts,unders

7、pecificexcitationvoltage,PZTcarriesoutpush-pullmovement,andwillactuatetheHGAheadmovement,andthemicro-displacement(nano)isinthedesignrange.WhileforthetheflawedHGA,itwillbelessthanthedesignedvalue,therefore,itcanbeusedforqualitydetection.AsHGAproductrequirementsisincreasinglystringent,

8、themeasureme