一种磁盘存储器盘面形变的检测方法与流程

本发明涉及一种应用于数据存储领域中可以对磁盘的盘片形变进行检测的方法。

背景技术：

磁盘是计算机内部重要的硬件组成部分，为保证磁盘正常工作，磁盘的盘片与磁头间距离要保持恒定。因此，盘片一旦发生细微形变都会改变磁头与盘片之间的距离，其中盘片上的形变包括内凹形变和外凸形变两部分。形变会导致磁盘设备发生故障或读写信息的错误。当盘片上存在数微米的微凸起时也会发生磁头磨损，相反，当磁盘表面存在凹坑时就不能完整地写入信息，由此导致所谓的“比特缺损”或信息读出的失败。上述情况会影响磁盘数据的读写以及磁盘的寿命，在某些情况下对磁盘质量和稳定要求较高，可能会导致无法正常工作，造成比较严重的经济损失。因此对磁盘盘片的形变检测十分重要。目前的磁盘故障检测技术一般将检测到已经存在故障的磁盘，无法对即将发生故障的磁盘进行预防性检测。当磁盘盘片刚发生形变时，盘片磨损不严重，磁盘可能依旧能暂时正常工作；但随着磁盘工作时间延长，磨损加剧，磁盘就会发生故障或读写信息的错误，甚至磁盘报废。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种磁盘存储器盘面形变的检测方法，该种检测方法可以在磁盘盘片尚未达到故障状态时，对盘片是否存在形变进行预防性检测。

本发明的技术方案是：该种磁盘存储器盘面形变的检测方法，由如下步骤组成：

（1）当磁盘工作时，调节激光传感器，使激光束在磁盘盘片上产生激光自混合干涉现象,并采集所产生的激光自混合干涉条纹。

（2）根据第（1）步中采集到的激光自混合干涉条纹来判断磁盘盘片上有无形变以及形变的类型；同时记录在一个测试周期内产生的自混合干涉条纹个数；

按照如下模式进行判断：当激光自混合干涉条纹向左倾斜时，盘片上的测试点处于外凸状态；当激光自混合干涉条纹向右倾斜时，盘片上的测试点处于内凹状态；

（3）获取盘片上的测试点的形变幅度；即通过步骤（2）中所获得的一个测试周期内产生的自混合干涉条纹个数乘以半个光波波长，其所得的积，即为形变幅度；

（4）将第（3）步所求得的形变幅度与磁盘良品所允许的形变幅度相比较，如超出允许的形变幅度，则判定该磁盘为不合格的盘面形变磁盘。

在步骤（1）中，激光传感器发出的激光束经过准直透镜照射到磁盘的盘片上，激光传感器的光源中心与准直透镜的中心位于同一条直线上；

所述激光传感器采用包含发光二极管和封装于其内部的光电二极管的QL65D5SA型半导体激光器，所述激光传感器用于发射激光束，并与磁盘盘片反射光束形成自混合干涉现象并探测自混合干涉信号；所述激光传感器探测到的自混合干涉信号 经过放大器进行放大；放大后的自混合干涉信号经过动态信号采集模块转换后变为可供计算机处理的数字信号。

本发明具有如下有益效果：本发明给出了一种利用激光自混合干涉的基本原理，对磁盘存储器盘面是否存在形变进行预防性检测的方法。在磁盘盘片产生形变时，计算待测磁盘盘片上的形变幅度，判断其是否超出良品磁盘所允许的最大范围，则可确定待测磁盘是否为故障磁盘，从而能够快速、准确地检测出盘片上存在形变的磁盘，保证磁盘正常工作、不损坏存储的信息等。同时本发明给出的方法中所采用的激光传感器，具有测量精度高的特点，而且具有传统干涉系统所无法比拟的光路简单、干涉信号含有方向信息、自准直、结构紧凑、成本低等优点。利用本发明进行实验所获得的结果表明：基于激光自混合干涉测量磁盘形变的方法是可行的，精度相对较高，满足了检测磁盘是否存在形变的基本要求，且检测设备简单紧凑，非接触，成本低。

附图说明：

图1是应用本发明进行检测时所用到的各组成部件的结构示意图。

图2是本发明的流程图。

图3是应用本发明进行检测时的数据流在各个工作模块之间的流程图。

图4是本发明在具体实施时所采用的激光传感器以及外部器件连接后的电路原理图。

图5是本发明具体实施例1中所采集到的一组自混合干涉条纹图。

图6是本发明具体实施例2中所采集到的一组自混合干涉条纹图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2、图3所示，本种磁盘存储器盘面形变的检测方法，由如下步骤组成：

（1）当磁盘工作时，调节激光传感器，使激光束在磁盘盘片上产生激光自混合干涉现象,并采集所产生的激光自混合干涉条纹；

（2）根据第（1）步中采集到的激光自混合干涉条纹来判断磁盘盘片上有无形变以及形变的类型；同时记录在一个测试周期内产生的自混合干涉条纹个数；

按照如下模式进行判断：当激光自混合干涉条纹向左倾斜时，盘片上的测试点处于外凸状态；当激光自混合干涉条纹向右倾斜时，盘片上的测试点处于内凹状态；

（3）获取盘片上的测试点的形变幅度；即通过步骤（2）中所获得的一个测试周期内产生的自混合干涉条纹个数乘以半个光波波长，其所得的积，即为形变幅度；

（4）将第（3）步所求得的形变幅度与磁盘良品所允许的形变幅度相比较，如超出允许的形变幅度，则判定该磁盘为不合格的盘面形变磁盘。

在完成上述步骤（1）时，激光传感器发出的激光束经过准直透镜照射到磁盘的盘片上，激光传感器的光源中心与准直透镜的中心以及磁盘的盘片中心位于同一条直线上；

所述激光传感器采用包含发光二极管和封装于其内部的光电二极管的QL65D5SA型半导体激光器，驱动电路和放大器。所述激光传感器用于发射激光束在磁盘盘片上产生自混合干涉现象并探测自混合干涉信号；所述激光传感器探测到的自混合干涉信号经过放大器进行放大；放大后的自混合干涉信号经过动态信号采集模块转换后变为可供计算机处理的数字信号。

图3是应用本发明进行检测时的数据流在各个工作模块之间的流程图，图4是本发明在具体实施时所采用的激光传感器以及外部器件连接后的电路原理图。其中，半导体激光器QL65D5SA（包含发光二极管LD和封装于其内部的光电二极管PD），驱动电路，放大器（放大倍数1000倍）。激光传感器用于发射激光束，并与磁盘盘片反射光束形成自混合干涉现象并探测到自混合干涉信号。半导体激光器内部自带封装一个光电探测器 PD 检测激光器的输出光功率变化，放大器AD620对电信号进行放大1000倍。动态信号采集模块 NI USB4431，用于采集经放大器AD620放大的电信号并转换后得到可供计算机处理的数字信号；数据处理模块，用于分析、处理采集到的数据。采集到自混合干涉信号之后，根据自混合干涉条纹的倾斜方向判定形变类型，根据条纹个数的多少计算该磁盘的形变幅度；若该形变幅度超出良品所允许的形变幅度范围，则判定该磁盘为故障磁盘；若没有超出，则该磁盘不存在故障可以正常使用。

下面给出具体实施例：

图2是本发明的流程图，如图中标记100所示，当磁盘工作时，调节激光传感器，使激光束在磁盘盘片上产生激光自混合干涉现象，并采集，判断磁盘盘片的形变类型。

具体的，激光传感器由半导体激光器(发光二极管LD、光电二极管PD集成封装)、激光器驱动电路、放大器等构成，在驱动电路上施加电压，使恒流源（,）产生恒定的驱动电流，此驱动电流为25，驱动电压为2.2。驱动电流给激光传感器供电。如图1所示，选择一个待测磁盘（希捷ST1000DM001），打开盘盖露出磁盘盘片（含有磁性涂层一侧），放置在一个激光传感器前方，磁盘以7200转/秒恒速转动，激光传感器发出激光束经准直透镜（THORLABS，）聚焦在待测磁盘盘片上一点，调节激光束入射磁盘盘片上的位置，使得激光器发出光束一部分被盘片反射或散射回激光器内腔后，引起了激光器输出功率及频率的变化，产生激光自混合干涉效应。

在本实施例中，封装在激光传感器内部的PD(光电二极管)采集反射回到激光器内的光信号，并将光信号转化为电信号，其中电流范围。然后，放大器AD620对电信号进行放大1000倍得到电压范围，动态信号采集模块NI USB4431用于将其转换为可供计算机处理的数字信号。

最后将采集到的信号输出到计算机上进行数据处理。我们通过自混合干涉条纹的倾斜方向来确定盘片的形变方向。

磁盘每自转一周，我们就会采集到一个周期的自混合干涉条纹。我们选择其中一个周期中的全部自混合干涉条纹，区分条纹的倾斜方向，即向右倾斜或向左倾斜。当条纹向左倾斜时，盘片对应位置靠近激光传感器，盘片上对应位置存在外凸形变；当条纹向右倾斜时，盘片对应位置远离激光传感器，盘片上对应位置存在内凹形变。

如标记105所示，当确定了形变类型后，记录各个形变类型对应的形变幅度；

具体的，自混合干涉中外腔移动（激光器前端与磁盘盘片之间距离）会使激光强度发生变化，一个自混合干涉条纹对应外腔移动半个光波波长，因此我们通过记录一个周期中自混合干涉条纹个数来测量位移。激光自混合干涉信号包含了盘片的运动信息，进一步确定形变的幅度d。在本实施例中已知LD发射出的激光波长，磁盘旋转一周，我们采集到一个周期的自混合条纹是个。那么： ①

具体的，如图5所示，这是我们实际操作中记录的一组自混合干涉条纹。选取一个周期计算自混合干涉条纹个数，得出向左倾斜的条纹个数为，向右倾斜的条纹个数为。由公式①得磁盘盘片的外凸幅度，内凹幅度

如标记110所示，根据求出的形变幅度判定待测磁盘是否为故障磁盘；

读取发生形变时，各个形变类型的形变幅度；将其与良品磁盘盘片的形变幅度进行比较，判断各个形变幅度是否超出良品磁盘所允许的形变幅度范围；

目前，一般品牌的磁盘保证正常工作的状态下，盘片所允许的最大形变幅度是1.5。也就是说，磁盘盘片形变幅度小于1.5时，磁盘可以正常工作，且不会对磁盘造成损失以至读写信息错误。

在本实施例中，根据上述105得出待测磁盘盘片的外凸幅度，内凹幅度，外凸形变和内凹形变中至少有一类形变幅度超出1.5，则判定该待测磁盘为故障磁盘。

若两者均小于一般品牌磁盘所允许的最大形变幅度1.5，则判定该磁盘为良品。

具体的，如图6所示，这是实际操作中记录的另一个待测磁盘获得的自混合干涉条纹。选取一个周期计算自混合干涉条纹个数，得出向左倾斜的条纹个数为，向右倾斜的条纹个数为。由公式①得磁盘盘片的外凸幅度，内凹幅度。

之后不断前述步骤，得出多次的检测结果，即实现步骤110。读取发生形变时，各个形变类型的形变幅度；将其与良品磁盘盘片的形变幅度进行比较，判断各个形变幅度是否超出良品磁盘所允许的形变幅度范围。

在本实施例中，待测磁盘盘片的外凸幅度，内凹幅度，外凸形变和内凹形变中均小于一般品牌磁盘所允许的最大形变幅度1.5，则判定该磁盘为良品。