本发明涉及硬盘可靠性测试领域，特别涉及一种振动环境下批量硬盘加速退化试验方法及装置。
背景技术：
加速寿命试验(alt)是评价产品是否达到高可靠和长寿命需求的唯一方法。加速寿命试验有三种不同的方法：一是在正常工作条件下增大受试产品的使用频率；二是将受试产品放在比正常条件下更加严酷的条件中工作；三是针对受试产品某种退化机理如机械部件的磨损施加加速应力，此即为加速退化试验(adt)。
在硬盘可靠性测试领域，传统方法对于硬盘这类高可靠，长寿命产品而言，在有限时间内，即使通过加速寿命试验也难以获得足够的失效数据；此外，传统方法在信息利用方面存在根本缺陷，难以利用试验过程中关于产品失效过程的信息；传统的基于失效时间的加速寿命试验虽然在大样本条件下表现良好，但在现代工业生产具有“多品种、小批量、快速生产”的特点下，难以解决小子样问题；并且，现有的硬盘加速寿命试验，多数是针对于硬盘某一部件开展的，未见对硬盘整体工作性能实施加速退化试验。
技术实现要素：
本发明针对现有硬盘加速退化试验技术的不足，提出了一种振动环境下批量硬盘加速退化试验方法及装置，本发明通过机械振动作为加速硬盘整体性能退化的有效手段，能够同时对多个硬盘实现加速退化，能够有效降低硬盘可靠性试验时间和成本，同时试验环境和操作也比较简单。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种振动环境下批量硬盘加速退化试验方法，过程如下：
对若干个硬盘进行模态测试，统计所有硬盘的共振频率，通过所有共振频率确定批量加速退化试验的振动扫频范围；采用振动对若干硬盘进行加速退化摸底试验，统计所有硬盘加速退化所对应的振动幅值，通过所有振动幅值确定批量加速退化试验的振动幅值；
在振动扫频范围和振动幅值条件下，对多个硬盘同时进行振动，振动过程中，集群式的实时同步采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据；
当某一硬盘的s.m.a.r.t.参数数据中的缺陷生长列表值达到规定的阈值，则判定该硬盘发生失效；当某一硬盘发生失效后，停止采集该硬盘的s.m.a.r.t.参数数据，直至所有硬盘发生失效。
硬盘模态测试的过程如下：
将硬盘固定在振动台上，以扫频模式对硬盘施加振动，同时用多普勒激光测振仪记录硬盘motorbase的频响曲线及振型，通过对比硬盘motorbase各阶振型，确定硬盘motorbase一阶固有频率；
统计各硬盘motorbase一阶固有频率，并确定批量加速退化试验中的振动频率，并根据振动频率划定振动扫频范围。
采用振动对若干硬盘进行加速退化摸底试验，统计所有硬盘加速退化所对应的振动幅值，通过所有振动幅值确定批量加速退化试验的振动幅值的过程如下：
将硬盘固定在振动台上，在振动台扫频模式下，逐步调高振动应力幅值，记录各振动应力值作用期间硬盘的s.m.a.r.t.参数数据并求得各振动应力值作用下硬盘的s.m.a.r.t.参数变化率；
再比较各振动应力值作用下硬盘的s.m.a.r.t.参数变化率，并根据硬盘的s.m.a.r.t.参数变化率对振动幅值划分振动试验应力等级水平，每个应力等级水平对应一个振动幅值；
再根据硬盘的s.m.a.r.t.参数变化率和试验周期时长要求选取振动试验应力等级水平，并以该应力等级水平对应的振动幅值作为对多个硬盘同时进行加速退化试验的振动幅值。
应力等级水平划分为3个，分别为低应力等级水平、中应力等级水平和高应力等级水平，低应力等级水平、中应力等级水平和高应力等级水平对应的振动幅值分别为0.2g、0.3g和0.5g。
振动应力的施加方式为恒定应力施加方式、步进应力施加方式和循环应力施加方式中的一种或几种的组合。
集群式的实时同步采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据包括：缺陷生长列表；02_0000无延迟校正写错误计数；02_0001延迟校正写错误计数；02_0002累计写错误；02_0003累计校正写错误；02_0004累计算法校正写错误；02_0005累计写字节数；02_0006累计不可校正写错误；03_0000无延迟校正读错误计数；03_0001延迟校正读错误计数；03_0002累计读错误；03_0003累计校正读错误；03_0004累计算法校正读错误；03_0005累计读字节数；03_0006累计不可校正读错误；04_0000无延迟校正逆向读错误计数；04_0001延迟校正逆向读错误计数；04_0002累计逆向读错误；04_0003累计校正逆向读错误；04_0004累计算法校正逆向读错误；04_0005累计逆向读字节数；04_0006累计不可校正逆向读错误。
一种振动环境下批量硬盘加速退化试验装置，包括硬盘夹具、服务器、pc系统和振动台，服务器通过数据线与pc系统连接；
硬盘夹具包括连接板和若干个夹具块组，连接板的底部与振动台连接，若干个夹具块组均匀分布于连接板的上表面并与连接板固定连接，每个夹具块组包括两个相互对称的夹具块，每个夹具块组的两个夹具块之间的空间用于放置由至少一块硬盘组成的硬盘组；
当硬盘组放置在两个夹具块之间后，所有硬盘的两端分别与两个夹具块固定连接，且所有硬盘通过数据线与服务器连接；
振动台：用于对硬盘夹具和硬盘夹具上连接的所有硬盘同时按照预设振动频率和振动幅值施加振动；
服务器：用于集群式的实时同步采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据；
pc系统：用于运行数据采集软件以及存储硬盘s.m.a.r.t.参数数据，pc系统通过数据采集软件向服务器发出数据采集指令，服务器根据数据采集指令采集硬盘的s.m.a.r.t.参数数据。
硬盘的侧壁与两个夹具块之间为间隙配合，夹具块在与硬盘侧壁上的螺纹孔相对应的位置开设有通孔，通孔中设置有用于将硬盘与夹具块连接在一起的螺栓；
每个硬盘组中所有的硬盘为堆叠式放置形式，相邻两个硬盘正对。
本发明具有如下有益效果：
本发明基于头盘磨损退化机理，对若干个硬盘进行模态测试，并统计所有硬盘的共振频率；采用振动对若干硬盘进行加速退化摸底试验，并统计所有硬盘加速退化所对应的振动幅值，再通过所有共振频率确定批量加速退化试验的振动扫频范围，通过所有振动幅值确定批量加速退化试验的振动幅值；在正式对批量硬盘进行加速退化试验时，将上述获得的扫频范围和振动幅值作为振动条件，对多个硬盘同时进行振动，振动过程中，集群式的实时同步采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据；当某一硬盘发生失效后，停止采集该硬盘的s.m.a.r.t.参数数据直至所有硬盘发生失效；本发明以机械振动作为加速应力，并以扫频模式将振动施加到硬盘上，从而使硬盘发生共振，增大硬盘磁头和磁碟的接触几率，进而加速硬盘头碟磨损，最终获得硬盘性能快速退化的理想效果；试验结果表明，通过本发明的方法能够实现批量硬盘较快退化，显著的减少硬盘可靠性测试时间，因此能够降低试验成本，缩短研发周期；并且通过试验过程中得到的参数，能够为同类试验提供试验参数选取依据，减少或避免同类产品在进行退化试验时重复进行硬盘模态测试和摸底试验，能够缩短试验流程，并进一步缩短退化试验时间，综上，本发明有着较大的推广价值。
本发明的批量硬盘加速退化试验装置通过硬盘夹具能够一次批量装夹多块硬盘，因此能够大幅提升硬盘退化试验时硬盘试样的数量，从而能够大大缩短硬盘加速退化试验的总时长；将所有安装在硬盘夹具上的硬盘通过数据线与服务器连接，将硬盘夹具和所有硬盘连接成的整体结构与振动台连接，振动台能够对硬盘夹具和硬盘夹具上连接的所有硬盘同时按照预设振动频率和振动幅值施加振动；在振动台施加振动应力的过程中，服务器能够集群式的实时同步采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据，服务器与pc系统连接，pc系统能够获取服务器中采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据；综上，本发明的装置能够同时对多个硬盘实现加速退化，能够有效降低硬盘可靠性试验时间和成本，同时试验环境，装置结构和装置的操作也比较简单。
附图说明
图1为本发明批量硬盘加速退化试验方案的主流程图；
图2为本发明硬盘性能加速退化装置示意图；
图3为本发明制定应力施加方案主流程图；
图4为本发明进行硬盘模态测试时硬盘的一阶振型图；
图5为本发明硬盘夹具批量安装硬盘后的整体结构示意图。
图中，201-硬盘夹具，202-服务器，203-pc系统，401-夹具块，402-连接板，403-硬盘。
具体实施方式
为使本发明的目的及技术方案更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的振动环境下的堆叠式批量硬盘加速退化试验方案包括如下步骤：
制定硬盘性能退化数据采集方案，实现集群式的实时同步采集硬盘s.m.a.r.t.(self-monitoring,analysisandreportingtechnology)参数数据；
其中，s.m.a.r.t.参数数据包含：缺陷生长列表；02_0000无延迟校正写错误计数；02_0001延迟校正写错误计数；02_0002累计写错误；02_0003累计校正写错误；02_0004累计算法校正写错误；02_0005累计写字节数；02_0006累计不可校正写错误；03_0000无延迟校正读错误计数；03_0001延迟校正读错误计数；03_0002累计读错误；03_0003累计校正读错误；03_0004累计算法校正读错误；03_0005累计读字节数；03_0006累计不可校正读错误；04_0000无延迟校正逆向读错误计数；04_0001延迟校正逆向读错误计数；04_0002累计逆向读错误；04_0003累计校正逆向读错误；04_0004累计算法校正逆向读错误；04_0005累计逆向读字节数；04_0006累计不可校正逆向读错误；
制定应力施加方案：统计硬盘模态测试所得共振频率，通过所得共振频率来确定批量硬盘加速退化试验时的振动扫频范围；统计硬盘加速退化摸底试验的振动幅值，通过摸底试验的振动幅值来确定批量硬盘加速退化试验时的振动幅值；
设计批量硬盘加速退化试验时用于固定硬盘的堆叠式硬盘夹具1：为了使硬盘和振动台形成刚性连接，结合硬盘自身结构特点，利用硬盘已有的螺纹孔，设计一套用于固定批量硬盘的硬盘夹具1；
搭建数据采集系统及试验台：在数据采集方案、应力施加方案和硬盘夹具准备工作都完成后，进行试验环境搭建；
数据采集：试验环境搭建好之后，正式开展批量硬盘加速退化实验，通过对批量硬盘进行振动试验，在振动试验的同时对硬盘进行数据采集工作，以采集硬盘s.m.a.r.t.参数数据；当某一硬盘的缺陷生长列表值达到规定的阈值，就判定该硬盘发生了失效，即刻将该硬盘退出试验并停止采集该硬盘的s.m.a.r.t.参数数据；
如图2和图5所示，本发明的振动环境下批量硬盘加速退化试验装置，包括硬盘夹具201、服务器202、pc系统203和振动台，服务器202通过数据线与pc系统203连接；
硬盘夹具201包括连接板402和若干个夹具块组，连接板402的底部与振动台连接，若干个夹具块组均匀分布于连接板402的上表面并与连接板402固定连接，每个夹具块组包括两个相互对称的夹具块401，每个夹具块组的两个夹具块401之间的空间用于放置由至少一块硬盘组成的硬盘组，每个硬盘组中所有的硬盘403为堆叠式放置形式，相邻两个硬盘正对；增加夹具块组的个数就可实现批量硬盘的固定；
夹具块401在与硬盘403侧壁上的螺纹孔相对应的位置开设有通孔，通孔中设置有用于将硬盘403与夹具块401连接在一起的螺栓；
当硬盘组放置在两个夹具块401之间后，硬盘403的侧壁与两个夹具块401之间为间隙配合，所有硬盘403的两端分别与两个夹具块401通过螺栓固定连接，将所有硬盘403通过数据线与服务器202连接；
本发明的振动台选用东菱振动台，用于对硬盘夹具201和硬盘夹具201上连接的所有硬盘403同时按照预设振动频率和振动幅值施加振动；
服务器用于集群式的实时同步采集和记录所有硬盘的s.m.a.r.t.参数数据；
pc系统203用于运行数据采集软件以及存储硬盘s.m.a.r.t.参数数据，pc系统203通过数据采集软件向服务器202发出数据采集指令，服务器202根据数据采集指令采集硬盘的s.m.a.r.t.参数数据。
优选的，连接板402与夹具块401之间通过螺栓固定，连接板402、夹具块401和硬盘403连接为一个整体结构后，要保证足够的刚性，以确保每一块硬盘所受激励相同。
参照图2和图5，本发明能够同时将20块硬盘通过硬盘夹具1固定在振动台上，即每个硬盘组堆叠设置两块硬盘，在将硬盘固定于硬盘夹具1上时，硬盘正向设置，当硬盘的磁头在上，磁碟在下时，规定该状态为硬盘的正向，反之则为硬盘的反向，在加速退化试验时，所有硬盘可同时正向或同时反向放置，采用sas(serialattachedscsi)数据线将硬盘403与服务器202连接；
本发明的，服务器202为由多个单板电脑组合而成的数据采集系统，硬盘403通过sas数据线与单板电脑连接，数据采集系统利用硬盘内部传感器实时采集s.m.a.r.t.参数数据，还能够通过单板电脑向硬盘下发读取s.m.a.r.t.数据指令，并将读取的s.m.a.r.t.数据打包暂存于单板电脑中；
将临时存储在单板电脑上的s.m.a.r.t.参数数据传输到pc系统203中供试验人员使用。
如图3所示，本发明在制定应力实施方案时，通过以下步骤实现：
步骤301，对硬盘退化机理进行分析：在已开展的磁头和磁碟加速磨损试验的基础上，通过对硬盘进行故障模式、机理及效果分析(fmmea)，获得潜在故障模式、故障原因、故障机理及故障影响，并标识出致命故障模式和故障机理的优先级，具有最高优先级的磨损故障机理将被用于硬盘加速退化试验；
步骤302，确定加速应力形式：由于磨损只有在磁头和磁碟接触的情况下才会发生，因此只要在硬盘运转过程中，增加磁头和磁碟接触机率，硬盘性能就会逐渐退化，并且随着硬盘磁记录密度不断增大，磁头和磁碟空间不断被压缩至纳米级别，因此，本发明采用振动应力去诱导硬盘加速退化；
步骤303，硬盘模态测试：通过振动开展硬盘加速退化试验需要已知振动频率，因此准备若干块硬盘用于确定振动试验共振频率，以准备6块硬盘为例，其中3块为希捷硬盘，3块为日立硬盘；本发明所确定的模态测试对象为硬盘主轴电机的安装基础motorbase，首先将硬盘的pcb板拆掉，然后将每块硬盘逐一固定在振动台上以扫频模式振动，并通过多普勒激光测振仪(ldv)记录硬盘motorbase的频响曲线及其振型，通过对比硬盘motorbase各阶振型，确定硬盘motorbase一阶固有频率(参照图4)；统计各硬盘motorbase一阶固有频率，并综合考虑硬盘品牌、生产批次、制造工艺以及测量误差等因素的影响，实际测得的硬盘motorbase模态存在偏差；因此，确定以扫频模式开展后续振动试验，通过6块硬盘的共振频率(或固有频率)来确定振动频率，再根据振动频率划定振动扫频范围。如确定振动频率时，6块硬盘的共振频率均接近1.3khz，则以1.3khz作为振动频率，或者以6块硬盘的共振频率的均值作为振动频率；确定扫频范围时，根据振动频率，6块硬盘中硬盘的最大共振频率以及最小共振频率来确定扫频范围，扫频范围的上限值不大于最大共振频率，下限值不小于最小共振频率，如当振动频率为1.3khz时，确定扫频范围为：1.25khz～1.45khz；
步骤304，硬盘加速退化摸底试验：振动幅值是振动试验的另一输入参数，可通过摸底试验获得，选取少量硬盘用于摸底试验，将硬盘固定在振动台上，在振动台扫频模式下，逐步调高振动应力幅值，记录各振动应力值作用期间硬盘的s.m.a.r.t.参数数据，进一步比较各振动应力值作用下的s.m.a.r.t.参数数据变化率，并根据硬盘的s.m.a.r.t.参数变化率对振动幅值划分振动试验应力等级水平，每个应力等级水平对应一个振动幅值；
当施加低应力时，s.m.a.r.t.参数数据变化率小表明硬盘需要长时间才能失效；当施加中应力时，s.m.a.r.t.参数数据变化率适中表明硬盘会在较长时间内失效；当施加高应力时，s.m.a.r.t.参数数据变化率大表明硬盘会在短时间内失效；
因此需要根据硬盘的s.m.a.r.t.参数变化率和试验周期时长要求选取振动试验应力等级水平，并以该应力等级水平对应的振动幅值作为对多个硬盘同时进行加速退化试验的振动幅值；
一般情况下，振动应力的施加方式为恒定应力施加方式、步进应力施加方式和循环应力施加方式中的一种或几种的组合；应力等级水平划分为3个，分别为低应力等级水平、中应力等级水平和高应力等级水平，低应力等级水平、中应力等级水平和高应力等级水平对应的振动幅值分别为0.2g、0.3g和0.5g。