一种基于Hilbert-Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统技术方案

本发明专利技术公开了磁头滑块检测技术领域的一种基于Hilbert

【技术实现步骤摘要】
一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统


[0001]本专利技术涉及磁头滑块检测
，具体为一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统。

技术介绍

[0002]目前，磁头热飞行控制(thermalflightcontrol，简称TFC)滑块的飞行特性得到了较多的研究。以往的研究表明，TFC滑块在飞行过程中存在许多非线性动态现象。Xu等利用激光多普勒测振仪研究滑块与润滑剂在垂直、俯仰、滚转、偏离轨道和下降轨道方向的相互作用下的运动。滑块运动的频谱分析表明，所有自由度的激励发生在相同的频率上。ChachiSV，BogyDB研究了在地面/接触试验中观察到的某些滑块设计的特殊动态响应。非线性系统理论是用来强调由于在内部共振条件下不利的耦合系统的振动模式造成的滑块的不稳定性，并从理论上预测，滑块的大振幅振动很可能是由滑块的激励频率和主频率响应引起的。GangChen基于接触/摩擦
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振动相互作用产生的声发射，系统地讨论了硬盘中空气轴承滑块接触/摩擦引起的振动，并提出了一种利用接触/摩擦感应声发射技术进行圆盘表面筛选和批量生产认证的方法。这些研究突出了一些重要的空气轴承曲面设计要素，这有助于防止滑块不稳定，减少不必要的滑块振动，从而确保在极低的头盘间隙下的可靠性。此外，通过这些研究还可以表明，振动的谐波检测是为了表征热飞行控制滑块的非线性动力学，从而定性地了解磁头的飞行状态。
[0003]快速傅里叶变换(FFT)中谐波的检测是表征TFC滑块非线性动力学的关键。Sheng和Xu将TFC滑块与地面接触时测得的声发射信号作为振动近似值，利用高阶频率响应函数来识别飞行高度控制滑块的动力学特性。结果表明，滑块振动在热接触过渡阶段表现出弱非线性特征，而在过推和轻接触阶段表现出线性特征。Chen、Zheng和Bogy研究了轻触过程中不同的动态阶段，并验证了滑块可以达到冲浪阶段，其特点是接触信号幅度相对较低。冲浪状态还包含明显的频率内容，并在润滑剂层的可移动部分上表现出埃级调制。AngYang和YuWang在频谱分析的基础上，分别使用不同的频段来定位结构模态和气浮模态。此外，统计方法和回归分析技术被用来定量描述磨损量与从振动信号中提取的耗散能量之间的关系。RahulRai和PuneetBhargava提出了一种使用嵌入式接触传感器(ECS)检测磁头
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磁盘间距变化的方法。ECS频率分量的大小可以用来确定“特征间距”，利用ECS对滑块激励的频域响应，可作为检测磁头界面距离变化的测量方法。结果表明，基于ECS的接近度度量方法能够很好地捕捉磁头间距的变化。这些研究结果表明，基于FFT的频谱分析是一种很好的头部飞行分析方法。然而，在现实中准确检测TFC滑块的多次谐波振动是一个非常具有挑战性的问题，因为FFT中的谐波呈现亚纳米级的峰值，并且经常受到噪声的污染。此外，由于界面润滑剂和材料磨损的不确定性，TFC滑块的接触振动可能是非平稳的，具有瞬态和突变的接触信息，而采用基FFT的频谱分析方法难以提取详细的附带信息。
[0004]当磁头碰撞和摩擦发生或发展时，会导致动态信号的不平稳。通过使用非平稳的
新数字化处理方法对磁头
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磁盘接触信号进行分析，可以获得越来越详细的信息。针对测试信号的非平稳性问题，He和Chen引入了奇异值分解方法来提高多次谐波的检测精度。通过奇异值分解理论，可以实现对信号噪声的衰减，准确提取瞬态突变的接触信息。Sheng和He对10纳米以下空气轴承滑块(微滑块)的瞬态动力学特性进行了实验研究，引入经验模态分解来获得滑块的非平稳非线性响应。结果表明，具有自适应分解能力的经验模态分解方法，能够清晰地区分滑块的微弱影响和磁盘上的缺陷，能表征滑块接触响应的非平稳非线性谱特性。Wang和Yuan引入了改进的邻域系数去噪和最大最小阈值的集成噪声重建经验模态分解(ENEMD)方法，来识别滑块在冲击过程中的非平稳和瞬态动力学特性。结果表明，ENEMD方法可以揭示滑块由冲击引起的瞬态动力学特性，并说明滑块接触时空气轴承模式对滑块动力学特性起主要影响。
[0005]然而，除了接触引起的非线性响应特性(包括幅度、频率等)外，接触间隔的长短对于飞行状态的判断也很重要，目前上无法对滑块和磁盘之间的接触间隔长短进行检测。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的除了接触引起的非线性响应特性(包括幅度、频率等)外，接触间隔的长短对于飞行状态的判断也很重要，目前上无法对滑块和磁盘之间的接触间隔长短进行检测的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统，包括：
[0008]被测件；
[0009]固有模态函数检测机构，所述固有模态函数检测机构设置在所述被测件的上端，用于执行被测件的固有模态函数检测；
[0010]瞬态频率检测机构，所述瞬态频率检测机构与所述被测件相连接，用于执行被测件的瞬态频率检测。
[0011]优选的，所述被测件包括磁盘、安装在所述磁盘底部带动磁盘旋转的电机以及悬置于磁盘顶部边缘处的滑块，所述滑块与所述磁盘之间的间距为10纳米。
[0012]优选的，所述固有模态函数检测机构包括悬置于所述磁盘和所述滑块上端的激光多普勒测速传感器、连接至所述激光多普勒测速传感器远离所述磁盘一端的第一滤波器以及连接至所述第一滤波器上远离所述激光多普勒测速传感器一端的第一示波器，所述第一示波器连接至PC端。
[0013]优选的，所述瞬态频率检测机构包括连接至滑块的信号调整器、连接至所述信号调整器上远离所述滑块一端的第二滤波器、设置在所述滑块上的声发射检测仪、连接至所述声发射检测仪上远离滑块一端的前置放大器、连接至所述前置放大器上远离所述声发射检测仪一端的第三滤波器以及连接至所述第三滤波器上远离所述前置放大器一端的第二示波器，所述第二示波器与所述第二滤波器相连接，所述第二示波器与所述第二滤波器均连接至PC端。
[0014]优选的，所述滑块的大小为0.85x0.7x0.23mm3。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块
亚纳米尺度谐波检测系统，通过固有模态函数检测机构和瞬态频率检测机构能够检测滑块和磁盘之间的接触间隔长短，能够有效地判断滑块飞行过程中接触的严重程度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术结构示意图；
[0017]图2为本专利技术非接触式LDV信号的IMFs示意图；
[0018]图3为本专利技术非接触LDV信号IMFs的瞬时频率示意图；
[0019]图4为本专利技术轻接触下LDV信号的IMFs示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统，其特征在于：包括：被测件；固有模态函数检测机构，所述固有模态函数检测机构设置在所述被测件的上端，用于执行被测件的固有模态函数检测；瞬态频率检测机构，所述瞬态频率检测机构与所述被测件相连接，用于执行被测件的瞬态频率检测。2.根据权利要求1所述的一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统，其特征在于：所述被测件包括磁盘、安装在所述磁盘底部带动磁盘旋转的电机以及悬置于磁盘顶部边缘处的滑块，所述滑块与所述磁盘之间的间距为10纳米。3.根据权利要求2所述的一种基于Hilbert
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Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统，其特征在于：所述固有模态函数检测机构包括悬置于所述磁盘和所述滑块上端的激光多普勒测速传感器、连接至所述激光多普勒测速传感器远离所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭昕，宋增禄，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：