HDD磁头振动测试与优化
发布日期:2020-03-04 17:10:58

激光测振仪被证明是数据存储媒介(如硬盘驱动器HDD或DVD)动态测试的可靠工具。在硬盘中,读/写磁头在空气轴承上滑动,可导致系统在某些情况下发生意外的振动。Polytec 公司的单点或扫描式激光测振仪用来跟踪这些稳定或不稳定的振动,通过事先安装在硬盘外壳上的透明玻璃窗进行振动测试。

 

介绍

硬盘驱动中的空气流动引起的振动引发了对空气轴承设计的研究。不同的硬盘应用了几种不同的空气流动设计,这些设计会产生稳定或不稳定的空气轴承飞行行为。本研究用来决定配置,最小化浮动和综合引导系统周围的空气流动干扰。最大的共振点在磁头的浮动组件的前端和末端边缘上(俯仰和滚动)。几个硬盘驱动的气阻更换,直接影响磁头/浮动和综合引导系统周围的空气流动干扰。Polytec公司的单点和扫描式测振仪通过玻璃窗对硬盘内的磁头稳态或非稳态飞行行为进行测试。设计了几个方法减弱振动水平。计算流体动力学(CFD)模型也被用来计算浮动系统的流体振动的几个特点。

 

测试

硬盘驱动器的前盖被改成了光学透明玻璃,如图1所示,这样激光可以照射到驱动器内的磁头上。该驱动器放在激光测振仪的激光显微系统内,激光通过显微镜镜头,然后再通过驱动器的玻璃窗口。信号由反射回来的激光解算出来。在滑块后端发现一个强烈的低频信号共振带,激光从浮动装置反射,聚焦在磁头的两个后端之一的角上,如图2所示

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图1 硬盘驱动器(HDD)盖上的玻璃窗口


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图2 测点位置


这些调制信号由综合引导系统和浮动装置的振动产生。经推测,共振信号由综合引导系统经过磁头焊点直接传播到磁头的后端。 比对工作也已经进行了,用了一个不同的控制文件,以及不同的气动浮动装置和空气流动特性,目的是为了测试在这个文件中是否会产生相同的共振模式的信号。本文描述了减弱主要共振模式的不同的方法,保持气动浮动装置不变,更换或去除空气流动组件。


结果与讨论

测试开始前,该文件做了磁性测试,测试中,文件被磁性信号华莱士方程分析跟踪。该分析得到了非周期振动 (NRRO) 或信号的谱相干。图3所示的结果表示磁头的强烈的共振信号。激光测振仪的测试与非周期振动数据相关。 怀疑新的空气流动组件导致不

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图3 磁头信号共振带

必要的空气流动使得浮动装置和综合引导系统调制。控制硬盘驱动器没有这些组件,也没有强烈的磁头或综合引导系统工作问题。 主要的控制流动组件是一个长的气阻,位于磁头/浮动装置/作动器组件的下游。气阻的确定和去除显示了对磁头共振带的影响。图4显示了硬盘驱动器中的长短不同的2种气阻这些情况都与没有气阻的情况做了对比,测试结果如图5所示图中显示的是长的与短的气阻对磁头共振的影响与没有气阻的测试结果对比。短的气阻对磁头共振影响最大,达到 1000 pm,长的气阻将共振减弱到 300 pm,而没有气阻时,磁头共振达到 650 pm。因此,可以认为,短的气阻导致了气流紊乱,影响了浮动系统导致其振动,长的气阻导致了低紊乱的上游尾迹。显然从数据中可以看出气阻对磁头共振的贡献,气阻的尺寸对其他气流产生影响,比如影响磁头横向振动,导致磁道对准不良 (TMR)。气流对综合引导系统的铜线和聚亚酰胺的对称部分的影响进行了建模分析,分析表明综合引导系统对结构的接头部分的区域内的气流敏感。图6所示为综合引导系统的对称部分。

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图4 长、短气阻示意图

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图5 气阻对共振的影响

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图6 综合引导系统的对称部分


结论

不稳定的流致振动共振测试表明,当综合引导系统和浮动装置被紊流扰动时,磁头对振动频带比较敏感。硬盘驱动器的气阻影响综合引导系统/浮动系统,导致振动被传导至磁头。流体动力学分析以及 有限体积模型显示了受气流影响的垂向振动。




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