Belirti: belirli bir açıda genlik aniden düşüyor – yerel kusur ve kirlenmenin yerini bulmak

Disk her seferinde aynı açıya geldiğinde sinyal genliği bir miktar düşüyorsa, sebep çoğunlukla diskteki yerel bir kusur ya da lekedir. Düşüşün derinliği yaklaşık olarak örtülen alanın algılama penceresi alanına oranıdır; sürdüğü yay uzunluğu yaklaşık olarak kusur uzunluğu ile pencere genişliğinin toplamıdır. Bu yazı, osiloskop okumalarından kusur boyutunu ve açısal konumunu geriye doğru hesaplama yöntemini, üç kusur türünün dalga biçimi özelliklerini ve kabul edilebilir genlik düşüşü ölçütlerini veriyor.

Disk sabit hızda dönerken genlik açıların büyük kısmında normaldir, ama her seferinde belirli bir konuma gelince bir çukur oluşur ve birkaç derece sürer; çukurun konumu Z darbesiyle karşılaştırıldığında tam olarak örtüşür. Bu, sorunun diskin belirli bir yerine kilitli olduğunu gösterir: çizik, artık krom, parçacık veya parmak izi. Bütün diski mikroskopla taramak yerine, önce osiloskoptaki çukurdan kusurun boyutunu, niteliğini ve konumunu hesaplamak, sonra o noktayı hedefli olarak doğrulamak daha iyidir.

Şekil 1 – 0,30 × 0,25 mm'lik bir kusur diskle birlikte 1,0 × 0,5 mm'lik algılama alanından geçer; anlık hesaplanan örtülen alan oranı doğrudan genlik çukurunun derinliğidir (örnek parametreler, büyütülmüş şema).

Çukurun derinliği ve genişliği

Tek alanlı taramayı (tüm fazların aynı algılama alanında iç içe dizildiği yapı) örnek alalım. Kusur adımdan büyükse, kapladığı pencere bölümü artık modülasyon üretmez; dört faz aynı oranda etkilenir ve A ile B genliği aynı oranda düşer:

d = A_overlap / (W·H)

Burada A_overlap kusurla algılama alanının örtüşme alanı, W ve H pencerenin teğetsel genişliği ve radyal yüksekliğidir. Kusurun teğetsel uzunluğu L, radyal genişliği h ise pencereyi geçtiği yay uzunluğu L + W’dir ve süren açı:

Δθ ≈ (L + W) / r

Çukur genellikle yamuk biçimindedir: iki yandaki eğimlerin her biri min(L, W), düz taban |L − W| kadar yer kaplar; en büyük derinlik min(L, W)·min(h, H)/(W·H) olur, elips biçimli kusurlarda ayrıca yaklaşık π/4 ile çarpılır. Kusur adımdan küçükse sonuç, kusurun krom çizgi üzerinde mi yoksa geçirgen aralık üzerinde mi olduğuna bağlıdır; tek bir kusur için 0 ile yaklaşık 2 katı arasında değişebilir.

Hesap örneği: r = 20 mm, 5000 çizgi (p ≈ 25,1 μm), algılama penceresi 1,0 × 0,5 mm (varsayım):

Kusur (teğetsel × radyal)	En büyük derinlik	Süren açı	Yaklaşık sinyal periyodu sayısı	Biçim
Parçacık 0,1 × 0,1 mm	%2	3,2°	44	Dar eğim, geniş düz taban
Artık krom 0,5 × 0,15 mm	%15	4,3°	60	Eğim ve taban her biri yaklaşık 20 periyot
Teğetsel çizik 3 × 0,03 mm	%6	11,5°	159	Uzun ve sığ
Radyal çizik 0,03 × 0,5 mm	%3	3,0°	41	Dikdörtgene yakın, kenarlar dik

Şekil 2 – Dört kusur türünün genlik çukurları (dikdörtgen kusurlar, örnek parametreler) ve periyot sayısından kusur boyutunu geriye hesaplama ilişkisi.

Osiloskoptan kusur boyutunu geriye hesaplamak

Zaman okumaları devir hızı dalgalanmasından etkilenir; sinyal periyotlarını saymak daha güvenilirdir. Çukur toplam N_tot periyot, düz taban N_f periyot, tek taraflı eğim N_r periyot sürüyorsa ve adım p ise:

L + W = N_tot·p, |L − W| = N_f·p, min(L, W) = N_r·p

N_r·p pencere genişliği W’ye yakınsa L ≥ W demektir ve kusur uzunluğu L = (N_tot − N_r)·p olur; değilse L = N_r·p’dir. Ardından derinlikten radyal boyut h ≈ d·W·H/min(L, W) bulunur. Pencere aydınlatması homojen değilse çukurun kenarları yuvarlaklaşır; eğim uzunluğu için derinliğin %10’u ile %90’ı arasındaki periyot sayısını alıp uygun şekilde dışa kestirim yapmak doğru olur.

Açısal konum: Z darbesinden çukurun merkezine kadar olan periyot sayısı n_c sayılırsa dönme açısı Δφ = n_c·360°/N olur. Kusurun diskteki konumu, Z çizgisinden dönme yönünün tersine Δφ kadar sayılan yerdir; bundan, okuma kafası çizimindeki Z dedektörü ile artımlı pencere merkezi arasındaki teğetsel kaçıklık çıkarılır. Mikroskop altında Z çizgisi referans alınarak disk o açıya döndürülür ve okuma yarıçapı r ± H/2 bandında aranırsa kusur genellikle tek bir görüş alanında görülür.

Üç kusur türünün dalga biçimi özellikleri

Yalnızca AC genliğe bakarak kusurun niteliği anlaşılamaz; DC’ye de aynı anda bakmak gerekir. Diferansiyel çıkış DC’yi yok ettiği için okuma kafasının tek uçlu test noktaları veya dört fazın toplamı kullanılmalıdır (Şekil 3):

Kromu delen çizik: Kusur bölgesi tamamen geçirgen olur; AC f kadar düşerken DC tersine yükselir, disk görev döngüsü %50 iken yaklaşık f kadar artar. Kenarlar diktir; teğetsel çizikler uzun ve sığ, radyal çizikler kısa ve köşelidir.
Artık krom veya opak parçacık: AC ve DC aynı oranda düşer; çukurun biçimini kusurun dış hatları belirler, genellikle tekil nokta olarak görülür.
Parmak izi veya yağ filmi: Esas olarak saçılmadır. Saçılma oranı s ve saçılan ışığın hâlâ dedektöre ulaşan payı η ise AC s kadar, DC ise yalnızca s·(1 − η) kadar düşer; AC, DC’den daha fazla düşer. Kenarlar yumuşak geçişlidir, süren açı uzun, biçim düzensizdir ve çoğunlukla geniş bir alanda görülür. Saçılmanın sayısal modeli için kütüphanedeki kirlenme yazısına bakın.

Benzer görünüp açıya kilitli olmayan bir durum daha vardır: kir okuma kafasının penceresinde veya tarama ızgarasındadır. Bu durumda tüm tur boyunca sabit bir genlik düşüşü veya ofset oluşur ve Z ile sabit bir faz ilişkisi yoktur; böylece diskteki kusurdan ayırt edilebilir.

Şekil 3 – Üç kusur türünde AC genlik ile DC'nin eş zamanlı değişimi: kromu delen çizikte DC yükselir, artık kromda DC AC ile aynı oranda düşer, parmak izinde AC DC'den daha çok düşer (şematik hesap örneği).

Kabul edilebilir genlik düşüşü ölçütleri

Tek alanlı taramada çukur, A ve B’nin ortak mod değişimidir; atan2 enterpolasyonunun kendisi hata üretmez, ölçüt esas olarak paya bakar: en küçük genlik A·(1 − d − η_other) alarm eşiğinin üzerinde kalmalı ve pay bırakmalıdır; kare dalga çıkışta ayrıca karşılaştırıcı histerezisinin de üzerinde olmalıdır. Sabit ofsetin bağıl değeri 1/(1 − d) katına çıkar. Genel olarak d %10’un altındaysa önemli bir sorun yoktur, %20’yi aşarsa müdahale edilmelidir (örnek ölçüt; ürünün alarm eşiğine göre ayarlanmalıdır).

Bölünmüş alanlı okumada (A+, B+, A−, B− için her biri bağımsız pencere) koşullar çok daha sıkıdır: kusur yalnızca bir alana düşerse yaklaşık f/(2M) kadar ofset oluşur, M modülasyon derinliğidir. M = 0,5 ve izin verilen ofset %1 (2048 çizgide yaklaşık 1″) olduğunda, tek bir alanda izin verilen örtülme alanı yalnızca yaklaşık %1’dir.

Hızın etkisine de dikkat edilmelidir: düşük hızda otomatik kazanç veya öz kalibrasyon çukuru takip edebilir; çukuru “düzleştirir” ama ofset sıçramalarına yol açar. Yüksek hızda çukur çok kısa sürer. Ölçüm sabit düşük hızda yapılmalı, otomatik kazanç kapatılmalı veya kaydedilmelidir.

Mühendislik notları

Önce çukurun Z’ye kilitli olup olmadığını doğrulayın: diske kilitliyse kusurdur, kilitli değilse okuma kafası tarafını inceleyin.
Boyutu geriye hesaplarken zamanı değil periyot sayısını kullanın: L + W = N_tot·p, |L − W| = N_f·p; derinlik radyal boyutu verir.
Tek uçlu DC’ye de bakın: DC yükseliyorsa krom delinmiştir, aynı oranda düşüyorsa opak bir cisim vardır, AC DC’den çok düşüyorsa saçıcı bir kirlenme söz konusudur.
Mikroskopla doğrularken Z çizgisini referans alın, dönme yönünün tersine Δφ sayın ve Z ile artımlı pencere arasındaki teğetsel kaçıklığı çıkarın.
Bölünmüş alanlı okuma, tek alanlı iç içe dizilime göre yerel kusurlara çok daha az toleranslıdır; giriş kontrolündeki kusur boyutu sınırları okuma kafası mimarisine göre ayrı ayrı belirlenmelidir.
Temizlikten sonra aynı açıda çukur derinliğini yeniden ölçün: derinlik azaldıysa kirlenmedir, değişmediyse desen kusurudur.

Özet

Sabit açıdaki genlik çukuru bir cetvel gibi kullanılabilir: derinlik örtülen alanın pencereye oranına, periyot sayısı kusur ile pencerenin teğetsel boyutlarının toplamına karşılık gelir, Z ise açısal konumu verir. Buna tek uçlu DC’nin artıp azalmasıyla kusur niteliğinin belirlenmesi eklenince diskte belirtilen konum doğrudan doğrulanabilir ve okuma kafası mimarisine göre kabul edilebilir genlik düşüşü sınırları verilebilir.

Çince orijinal makalenin çevirisi (0204). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com