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1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TP202學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621.3密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文PZT驅(qū)動(dòng)HGA微位移測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究碩士研究生劉朝青導(dǎo)師胡泓教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科機(jī)械電子工程所在單位深圳研究生院答辯日期2012年12月授予學(xué)位單位哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex：TP202U.D.C：621.3DissertationfortheMasteredDegreeinEngineeringDESIGNANDRESEARCHONMICRO-DISPLACEMENTMEASUREMENTSYSTEMFORPZTACTUATEDHGAC
2、andidate：LIUCHAOQINGSupervisor：Prof.HUHONGAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December，2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著硬盤驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的發(fā)展，二級(jí)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)在硬盤中的應(yīng)用越來
3、越廣泛，其中利用壓電陶瓷（PZT）作為第二級(jí)驅(qū)動(dòng)器的磁頭彈性臂（HGA）最早應(yīng)用于商業(yè)用途。由于PZT比較脆弱，在生產(chǎn)過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)瑕疵，例如碎片、裂紋等。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要選擇合適的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于合格的產(chǎn)品，在對(duì)其PZT施加特定的激勵(lì)電壓時(shí)，PZT發(fā)生伸縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)HGA頂端的磁頭運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)位移將在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)（納米級(jí)）；而對(duì)于有瑕疵的HGA，其運(yùn)動(dòng)位移量將小于設(shè)計(jì)值，因此，該微位移量可以作為PZT的質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)。隨著硬盤生產(chǎn)廠家對(duì)磁頭彈性臂的生產(chǎn)要求越來越嚴(yán)格，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)磁頭彈性臂的微位移測(cè)量越來越受到重視。為了滿足市場(chǎng)的需要，
4、實(shí)現(xiàn)該性能參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量成為必要。PZT驅(qū)動(dòng)HGA的微位移測(cè)量系統(tǒng)是HGA在硬盤盤片上處于飛行狀態(tài)時(shí)，在特定的PZT激勵(lì)電壓下，測(cè)量HGA磁頭微位移的自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備，它具有以下功能：模擬HGA的飛行狀態(tài)，HGA微位移的LDV測(cè)量以及LDV激光的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)等。本文首先通過查閱相關(guān)技術(shù)資料和現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估實(shí)驗(yàn)，完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案。采用機(jī)器視覺和圖像處理的方式實(shí)現(xiàn)彈性臂磁頭表面和盤片表面距離的控制；測(cè)量HGA偏轉(zhuǎn)角，為L(zhǎng)DV激光的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)提供必需的參數(shù)。繼而利用Matlab對(duì)采集到的LDV信號(hào)進(jìn)行描述和時(shí)域分析，分別使用相干平均法、移動(dòng)平均法及FIR濾波器對(duì)信號(hào)預(yù)處理，
5、并比較了處理效果；完成了HGA磁頭微位移的測(cè)量計(jì)算方法的研究。最后，設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了HGA偏轉(zhuǎn)角重復(fù)性測(cè)量，LDV對(duì)準(zhǔn)可靠性分析以及微位移值穩(wěn)定性測(cè)試，從而對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：壓電陶瓷；磁頭彈性臂；微位移測(cè)量；圖像處理；信號(hào)處理-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文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
