利用引入熱振蕩的磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了利用引入熱振蕩的磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)。一種裝置包括經(jīng)配置以與磁記錄介質(zhì)交互的頭換能器以及經(jīng)配置以熱致動(dòng)所述頭換能器的加熱器。在或接近頭換能器的熱傳感器經(jīng)配置以產(chǎn)生傳感器信號(hào)。電路被耦合到所述加熱器并經(jīng)配置以使得加熱器功率的振蕩。加熱器功率振蕩導(dǎo)致傳感器信號(hào)的振蕩。檢測(cè)器被耦合到所述熱傳感器并經(jīng)配置以使用所述振蕩傳感器信號(hào)和加熱器功率以檢測(cè)頭介質(zhì)接觸。
【專利說(shuō)明】利用引入熱振蕩的磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)
[0001]發(fā)明概述
[0002]本公開(kāi)的實(shí)施例針對(duì)一種裝置，該裝置包括經(jīng)配置以與磁記錄介質(zhì)交互的頭換能器以及經(jīng)配置以熱致動(dòng)所述頭換能器的加熱器。在或接近頭換能器的熱傳感器經(jīng)配置以產(chǎn)生傳感器信號(hào)。電路被耦合到所述加熱器并經(jīng)配置以使得加熱器功率的振蕩。加熱器功率振蕩導(dǎo)致傳感器信號(hào)的振蕩。檢測(cè)器被耦合到所述熱傳感器并經(jīng)配置以使用所述振蕩傳感器信號(hào)和加熱器功率以檢測(cè)頭介質(zhì)接觸。
[0003]其它實(shí)施例針對(duì)一種方法，該方法涉及:使得向頭換能器的加熱器提供的功率振蕩，并通過(guò)振蕩加熱器功率使得在頭換能器的熱傳感器產(chǎn)生信號(hào)振蕩。該方法還包括:測(cè)量由所述熱傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，并使用所測(cè)量的傳感器信號(hào)和加熱器功率而檢測(cè)頭介質(zhì)接觸。
[0004]鑒于下文的詳細(xì)討論和附圖，可以理解各種實(shí)施例的這些和其它特征以及各方面。
[0005]附圖簡(jiǎn)述
[0006]圖1是根據(jù)各種實(shí)施例并入電阻傳感器溫度系數(shù)(TCR)的加熱器驅(qū)動(dòng)式頭換能器配置的簡(jiǎn)化側(cè)視圖；
[0007]圖2是圖1所示的加熱器驅(qū)動(dòng)式頭換能器配置的正視圖；
[0008]圖3示出在預(yù)致動(dòng)配置和致動(dòng)配置中圖1和2的加熱器驅(qū)動(dòng)式頭換能器配置；
[0009]圖4示出在頭換能器和磁記錄盤的表面之間接觸之前、期間和之后，圖1-3中所示類型的加熱器驅(qū)動(dòng)式記錄磁頭換能器的代表溫度分布；
[0010]圖5-7是表示根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)頭介質(zhì)接觸和/或頭介質(zhì)間距變化的方法的各種處理的流程圖；
[0011]圖8是根據(jù)各種實(shí)施例的加熱器驅(qū)動(dòng)式頭換能器配置的框圖；
[0012]圖9-10是根據(jù)各種實(shí)施例的檢測(cè)器的框圖；以及
[0013]圖11-12是根據(jù)各種實(shí)施例的控制電路的框圖。
[0014]發(fā)明詳述
[0015]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)通常包括從記錄介質(zhì)寫(xiě)和讀信息的一個(gè)或多個(gè)記錄磁頭。通常希望在記錄磁頭和其相關(guān)介質(zhì)之間存在相對(duì)小的距離或間距。該距離或間隔被稱為“轉(zhuǎn)動(dòng)高度”或“磁頭介質(zhì)間距”。通過(guò)降低磁頭-介質(zhì)的間距，記錄磁頭通常能同時(shí)更好地從介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)。減少磁頭-介質(zhì)間距也允許測(cè)量記錄介質(zhì)地貌，諸如用于檢測(cè)凹凸和記錄介質(zhì)表面的其它特征。磁頭-介質(zhì)接觸檢測(cè)和/或磁頭介質(zhì)間距傳感技術(shù)對(duì)于磁存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能和可靠性非常重要。高接觸檢測(cè)可重復(fù)性能降低主動(dòng)間隙，并從而提高記錄密度。更高的接觸檢測(cè)靈敏度降低磨損，提高可靠性。
[0016]根據(jù)各種實(shí)施例并參照?qǐng)D1-3，滑塊100被示為通過(guò)接近旋轉(zhuǎn)磁存儲(chǔ)介質(zhì)160的懸浮101進(jìn)行支持?；瑝K100支持記錄磁頭，換能器103和加熱器102熱耦合到所述換能器頭103。該加熱器102可以是電阻加熱器，當(dāng)電流通過(guò)加熱器102時(shí)，該電阻加熱器產(chǎn)生熱量熱。加熱器102并不局限于電阻加熱器，并可包括任何類型的加熱源。由加熱器102產(chǎn)生的熱能使得頭換能器103的熱膨脹。該熱膨脹可用來(lái)減少在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的磁頭介質(zhì)間距107。
[0017]電阻傳感器105的溫度系數(shù)(TCR)示出位于頭換能器103上在接近磁性記錄介質(zhì)160的點(diǎn)。接近點(diǎn)通常被理解為頭部傳感器103和磁性記錄介質(zhì)160之間接觸的最近點(diǎn)。如前面所討論的，頭換能器103的致動(dòng)可以通過(guò)熱致動(dòng)器(諸如加熱器102)或其他致動(dòng)器(例如，寫(xiě)入器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。偏壓功率施加到TCR傳感器105以提高傳感器105的表面溫度，頭換能器103的相鄰部分比磁記錄介質(zhì)160的溫度高得多。該TCR傳感器105優(yōu)選地經(jīng)配置以感測(cè)熱流變化，用于檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸，以及在一些實(shí)施例中介質(zhì)160的凹凸。
[0018]如在圖3中所描繪的，在磁頭-介質(zhì)接觸之前，在熱磁頭表面和相對(duì)冷的磁盤160之間限定空氣間隙107。頭部傳感器103、空氣間隙107和磁記錄盤160限定傳熱速率等級(jí)。當(dāng)磁頭換能器103與盤160接觸時(shí)，諸如在致動(dòng)熱致動(dòng)器或加熱器102之后，磁頭傳感器103和盤160的高導(dǎo)熱性材料之間的直接接觸顯著增加傳熱速率。因此，在磁頭換能器103上的TCR傳感器105感測(cè)溫度下降或溫度軌跡偏移，允許用于檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
[0019]圖4示出在頭換能器103和磁記錄盤160的表面之間接觸之前、期間和之后，圖1-3中所示類型的加熱器驅(qū)動(dòng)式記錄磁頭換能器的代表溫度分布。在這個(gè)說(shuō)明性的示例中，溫度曲線被表示為穩(wěn)定狀態(tài)的直流信號(hào)。當(dāng)磁頭換能器103由熱致動(dòng)器102致動(dòng)時(shí)，由于由熱致動(dòng)器102產(chǎn)生的熱量，頭換能器的表面溫度會(huì)隨著致動(dòng)增加。頭換能器的溫度將高于盤160的溫度。因此，在這種情況下，盤160作為熱沉。當(dāng)磁頭換能器103接觸盤160時(shí)，由于接觸造成的熱傳遞率的變化，頭換能器的表面溫度將下降。由于熱致動(dòng)器加熱和摩擦生熱，頭轉(zhuǎn)換器表面溫度將繼續(xù)增加。溫度變化或溫度軌跡的偏移可用于聲明磁頭-介質(zhì)接觸。
[0020]本公開(kāi)的實(shí)施例涉及方法和裝置，用于基于向頭換能器中的加熱器提供的功率振蕩以及位于頭換能器的熱傳感器中所產(chǎn)生的振蕩而確定磁頭介質(zhì)間隔并檢測(cè)在磁頭-磁盤界面(HDI)的接觸。本公開(kāi)的實(shí)施例涉及:振蕩提供給加熱器的功率，響應(yīng)于所述加熱器的振蕩分析所述至少一個(gè)熱傳感器的輸出，以及使用該所述輸出以檢測(cè)磁頭介質(zhì)間距和/或接觸。各種實(shí)施例涉及用于調(diào)節(jié)空氣軸承的磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)設(shè)備和方法。其它實(shí)施例涉及:用于非調(diào)節(jié)空氣軸承或具有剛度空氣軸承的磁頭磁盤接口的磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)設(shè)備和方法。
[0021]根據(jù)各種實(shí)施例，磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)可以基于如下的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行評(píng)估:(I)和電阻溫度傳感器相關(guān)聯(lián)的電阻和功率的關(guān)系變化，(2)相對(duì)于參考信號(hào)，由電阻溫度產(chǎn)生的信號(hào)的相位變化，以及(3)擬合于由電阻溫度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)和參考信號(hào)的曲線之間的誤差。這些檢測(cè)技術(shù)中的一些或全部可用于檢測(cè)磁頭接觸介質(zhì)，用于調(diào)節(jié)式空氣支承磁頭-磁盤接口。一些或全部這些檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸，用于非調(diào)節(jié)式空氣支承磁頭-磁盤接口。
[0022]由于前面所討論的原因，電阻溫度傳感器已被認(rèn)為是特別有用的磁頭介質(zhì)的接觸檢測(cè)傳感器。電阻溫度傳感器本質(zhì)上是極尖的熱敏電阻。電阻式溫度傳感器測(cè)量由空氣壓力、空隙以及接觸等的所有熱狀況變化引起的穩(wěn)定變化。對(duì)于空氣軸承，由于增加了熱傳輸效率，頭換能器冷卻效率使用降低間隙改進(jìn)了介質(zhì)。當(dāng)頭傳感器接觸介質(zhì)時(shí)，頭換能器冷卻效率達(dá)到最大值，因?yàn)榻橘|(zhì)向頭部傳感器提供高效的熱沉。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)并非由磁頭調(diào)制所引起的界面冷卻效率進(jìn)行檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
[0023]電阻溫度傳感器的DC信號(hào)由基于發(fā)熱元件的加熱進(jìn)行控制。由界面冷卻/加熱引起的電阻變化僅僅表示由電阻溫度傳感器的加熱元件所引起的一部分。一般很難基于DC電阻測(cè)量確切知道磁頭介質(zhì)接觸的位置。本公開(kāi)的實(shí)施例涉及:使用電阻溫度傳感器的電阻測(cè)量檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸，所述電阻溫度傳感器的輸出信號(hào)具有由換能器頭的發(fā)熱部件(諸如加熱器)所引起的振蕩。
[0024]磁頭-盤接口冷卻條件的一項(xiàng)措施在于:響應(yīng)加熱器的功率振蕩，溫度增加速率超過(guò)加熱器功率，或Λ R/Λ P (如，dR/dP)。AR/Λ P之比隨著更好的冷卻條件降低，并當(dāng)磁頭介質(zhì)接觸時(shí)達(dá)到最低。在磁頭介質(zhì)接觸之后，由于摩擦生熱，AR/△ P再次增加?？梢酝ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)指標(biāo)AR/ΛΡ (而非磁頭調(diào)制)進(jìn)行檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。在達(dá)到最小之前，AR/ΛΡ首次偏離(下降)最小趨勢(shì)。此簽名表示由開(kāi)始磁頭介質(zhì)接觸引起的冷卻。AR/ΛΡ的最低點(diǎn)表示全部磁頭介質(zhì)接觸，熱量是由摩擦產(chǎn)生的。檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸的各種方法利用頭換能器中的溫度上升速率超過(guò)提供給頭換能器加熱器的加熱器功率。
[0025]參照?qǐng)D5，示出了根據(jù)各種實(shí)施例用于檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸的方法。根據(jù)圖5所示的實(shí)施例，提供給位于頭換能器的加熱器的功率被振蕩202。通過(guò)使用振動(dòng)源信號(hào)增加和減少向加熱器提供的功率而振蕩加熱器功率。一個(gè)示例源信號(hào)是伺服系統(tǒng)信號(hào)。可替換地，可通過(guò)編程位于或添加到頭換能器配置的控制器而提供源信號(hào)。使用DC電流偏置頭換能器的熱傳感器，使得所述熱傳感器的電阻元件溫度顯著不同(例如，更高)于磁性存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0026]響應(yīng)于所述振蕩加熱器功率，頭換能器的熱傳感器測(cè)量204所產(chǎn)生的溫度變化，并產(chǎn)生調(diào)制傳感器信號(hào)。傳感器信號(hào)調(diào)制的頻率對(duì)應(yīng)于該加熱器功率被調(diào)制的頻率。調(diào)節(jié)提供給加熱器的功率有效地使熱傳感器產(chǎn)生AC信號(hào)，其頻率和振幅對(duì)應(yīng)于該加熱器功率調(diào)制。熱傳感器可以是TCR傳感器，使得測(cè)量溫度的變化通過(guò)測(cè)量TCR傳感器的電阻變化實(shí)現(xiàn)。使用所測(cè)量的傳感器信號(hào)和所述振蕩加熱器功率檢測(cè)206磁頭介質(zhì)接觸。更具體地，可以使用不同指標(biāo)(涉及傳感器信號(hào)的變化和加熱器功率的變化)檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
[0027]圖6是表示根據(jù)各個(gè)實(shí)施例檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸的方法的流程，該方法特別有用于低或無(wú)調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面。應(yīng)當(dāng)理解:圖6所示的方法也適用于根據(jù)其他實(shí)施例用于檢測(cè)調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面的磁頭-介質(zhì)接觸。使用相對(duì)于磁記錄介質(zhì)移動(dòng)并限定低或無(wú)調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面的頭換能器，方法實(shí)施例涉及利用加熱器致動(dòng)所述頭換能器。致動(dòng)頭所述換能器包括振蕩222供給加熱器的功率。響應(yīng)于所述振蕩功率,測(cè)量224位于該頭換能器的熱傳感器的電阻(△ R)速率變化。示例熱傳感器可以是TCR傳感器，諸如電阻傳感器(DETCR)的雙端溫度系數(shù)。同時(shí)測(cè)量226的加熱器功率(Λ P)的速率變化。電阻的變化和加熱器功率的變化用于產(chǎn)生檢測(cè)度量。例如，使用電阻變化速率(△ R)與加熱器功率變化速率(Λ P)的比值，可以檢測(cè)228磁頭介質(zhì)接觸。
[0028]電阻變化速率(AR)與功率變化速率(Λ P)之比表示為AR/ΛΡ，提供用于評(píng)估磁頭介質(zhì)間距和執(zhí)行磁頭介質(zhì)接觸檢測(cè)的度量。隨著磁頭與介質(zhì)的間隙減少，度量AR/AP線性減小。檢測(cè)△!?/△?線性偏差和最小值表示磁頭介質(zhì)接觸和磁頭介質(zhì)引起的冷卻和摩擦生熱。這種方法不依賴于接觸檢測(cè)的空氣軸承調(diào)制。然而，如先前討論的，該檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸的技術(shù)可用于調(diào)制和非調(diào)制空氣軸承。
[0029]圖7示出了根據(jù)各種實(shí)施例使用一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)指標(biāo)檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸的另一種方法。使用振蕩電源250致動(dòng)頭換能器的加熱器。響應(yīng)于提供給加熱器的功率振蕩，測(cè)量252位于頭換能器的熱傳感器的溫度/電阻(AR)變化速率。同時(shí)測(cè)量254振蕩加熱器功率(ΛΡ)的變化速率?？梢允褂弥辽偃齻€(gè)檢測(cè)指標(biāo)來(lái)檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。如所公開(kāi)的，下面的檢測(cè)度量可以單獨(dú)使用或結(jié)合使用。
[0030]使用第一度量，如以上結(jié)合圖6所討論的，直接使用比例AR/ΛΡ檢測(cè)260磁頭介質(zhì)接觸。例如，檢測(cè)比例Λ R/Λ P的最小值識(shí)別磁頭介質(zhì)接觸。另外，檢測(cè)比例與線性擬合的偏差(例如，超過(guò)約3西格瑪?shù)木€性擬合誤差)表示空氣間隙的顯著減少，使得接觸是可以預(yù)料的。
[0031]第二度量涉及使用所述振蕩電源控制信號(hào)作為參考信號(hào)264。因?yàn)檎袷庪娫纯刂菩盘?hào)的頻率是預(yù)先選定的，因此該頻率是已知的。因?yàn)闊醾鞲衅餍盘?hào)由加熱器元件的溫度支配，所述傳感器信號(hào)的頻率基本上對(duì)應(yīng)于供給加熱器的振蕩控制信號(hào)。因此，在所測(cè)量頻率的熱傳感器信號(hào)可以與已知頻率的參考信號(hào)進(jìn)行比較。直到磁頭介質(zhì)接觸，傳感器信號(hào)和參考信號(hào)之間的差異將是實(shí)質(zhì)上一致的，在該點(diǎn)，熱傳感器信號(hào)不再由加熱器元件主導(dǎo)。例如，直到磁頭介質(zhì)接觸事件發(fā)生，傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的相位將是實(shí)質(zhì)上一致的，而在此時(shí)，傳感器信號(hào)的相位顯著偏離于基準(zhǔn)信號(hào)。當(dāng)傳感器和參考信號(hào)相位之間的差偏離預(yù)定閾值，諸如相位變化大于約5%的周期(例如為500赫茲振蕩的0.3弧度)，檢測(cè)到磁頭介質(zhì)接觸。
[0032]可替換地，測(cè)量頻率和測(cè)量幅度的傳感器信號(hào)與已知頻率和幅度的參考信號(hào)進(jìn)行比較。所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的頻率和振幅之間的差異同樣可用于識(shí)別磁頭介質(zhì)接觸。測(cè)量所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)之間的差值也可包括測(cè)量噪聲差異。例如，傳感器信號(hào)的噪聲基本上是恒定的，直到頭部介質(zhì)接觸，在接觸發(fā)生時(shí)，傳感器信號(hào)噪聲分量的振幅相對(duì)于該預(yù)接觸噪聲顯著增加。
[0033]第三種度量包括確定擬合到所述傳感器信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)262的曲線之間的誤差。如上所討論的，熱傳感器信號(hào)在很大程度上對(duì)應(yīng)于振蕩功率控制/參考信號(hào)，直到磁頭接觸介質(zhì)發(fā)生。因此，當(dāng)傳感器信號(hào)以預(yù)定誤差裕度偏離于參考信號(hào)，檢測(cè)到磁頭介質(zhì)接觸。例如，超過(guò)3西格瑪?shù)钠畋硎究諝忾g隙的顯著減少，使得磁頭介質(zhì)接觸是可以預(yù)料的。
[0034]這些度量可以單獨(dú)或組合使用以檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸266。例如，當(dāng)涉及非調(diào)節(jié)空氣支承界面時(shí)，第一度量至少可以單獨(dú)使用。然而，對(duì)于調(diào)節(jié)空氣支承界面，三個(gè)度量可以組合使用以早于已知方法檢測(cè)發(fā)生接觸。所選擇的度量可基于空氣軸承的剛度。
[0035]如圖8所示，經(jīng)配置以與磁記錄介質(zhì)和相關(guān)電路300進(jìn)行交互的磁頭傳感器用于根據(jù)各個(gè)實(shí)施例檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。頭換能器320可以定義非調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面相對(duì)于磁存儲(chǔ)介質(zhì)或調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面相對(duì)于該介質(zhì)。頭換能器320包括讀取傳感器342和寫(xiě)入極332。頭換能器320還包括加熱器340，用于將熱施加到讀出傳感器342和加熱器330，用于將熱施加到寫(xiě)入極332。加熱器340或330都可以致動(dòng)頭傳感器。
[0036]此外，每個(gè)極可以包括相應(yīng)的熱傳感器，讀傳感器342的傳感器344和用于寫(xiě)入極332的傳感器334。傳感器344和334分別位于頭部，并且可以是任何類型的熱傳感器。例如，傳感器344和/或334可以是接收DC電流以使用DC電流測(cè)量電阻變化的TCR傳感器。每個(gè)傳感器344和344測(cè)量在頭換能器和介質(zhì)的感測(cè)接觸中所用的溫度變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的傳感器信號(hào)。致動(dòng)所述換能器頭320的加熱器確定哪個(gè)傳感器用于檢測(cè)接觸。頭換能器320被耦合到信號(hào)發(fā)生器電路302和檢測(cè)器310。應(yīng)當(dāng)理解:頭換能器320可以根據(jù)一些實(shí)施例僅并入一個(gè)熱傳感器334、344和/或僅一個(gè)加熱器330、340。
[0037]信號(hào)發(fā)生器電路302連接到加熱器340和330以提供控制信號(hào)用于振蕩供給到加熱器340和/或加熱器330的功率。該信號(hào)發(fā)生器電路可以是存在或者引入到頭換能器配置的可編程電路。一個(gè)示例涉及諸如通過(guò)DAC的編程軟件適當(dāng)?shù)嘏渲眉訜崞鞴β孰娐返臄?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)。加熱器功率振蕩的軟件控制提供了更大的靈活性，以指定施加到加熱器340、330的波形。該操作允許使用各種波形來(lái)驅(qū)動(dòng)加熱器340、330，包括方波、正弦波、三角波或其他波形，可以提高接觸檢測(cè)信號(hào)?？商鎿Q地，信號(hào)發(fā)生器電路包括已經(jīng)存在于磁記錄系統(tǒng)中的伺服電路。在某些實(shí)施例中，該加熱器功率振蕩頻率涉及磁記錄介質(zhì)上的伺服模式頻率(幾百赫茲，例如500赫茲)。加熱器340和330的每個(gè)包括接收功率控制信號(hào)的加熱元件和電源電路。
[0038]檢測(cè)器310耦合到傳感器344和334經(jīng)經(jīng)配置以使用所產(chǎn)生的振動(dòng)傳感器信號(hào)和加熱器功率檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸?；趥鞲衅?44、334的阻抗變化和加熱器的功率變化使用一個(gè)或多個(gè)度量檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。根據(jù)一些實(shí)施例，用于測(cè)量TCR DC電壓電平的ADC具有η位的范圍。檢測(cè)器310包括DC偏移消除DAC，使得使用η位范圍的ADC可測(cè)量由振蕩加熱器功率所引起的傳感器的電阻變化。
[0039]圖9中示出根據(jù)各個(gè)實(shí)施例用于檢測(cè)非調(diào)制、低調(diào)制或調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面的頭介質(zhì)接觸。檢測(cè)器410包括檢測(cè)器412，該檢測(cè)器412經(jīng)配置以使用基于傳感器的電阻變化率和加熱器功率變化的度量檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。示例檢測(cè)指標(biāo)是比例AR/△ P。當(dāng)熱傳感器響應(yīng)dP振幅的感應(yīng)加熱器振蕩，該檢測(cè)器412可以直接現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量AR/ΛΡ。如上面所討論的，磁頭介質(zhì)接觸通過(guò)檢測(cè)ARZ^P的最小值識(shí)別，因?yàn)檫@是磁頭溫度由于介質(zhì)散熱行為停止下降并由于磁頭和介質(zhì)之間的摩擦開(kāi)始增大的點(diǎn)。使用額外的度量，可以更迅速地對(duì)調(diào)制空氣軸承檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
[0040]圖10示出根據(jù)各種實(shí)施例用于檢測(cè)調(diào)制磁頭-介質(zhì)界面的磁頭介質(zhì)接觸的檢測(cè)器。該檢測(cè)器510經(jīng)配置以使用度量的組合來(lái)檢測(cè)接觸。例如，類似于上文所述，檢測(cè)器510包括檢測(cè)器512，該檢測(cè)器512經(jīng)配置以通過(guò)識(shí)別最小AR/ΛΡ的而確定比例AR/ΛΡ并檢測(cè)接觸。
[0041]檢測(cè)器510還包括功率譜密度(PSD)檢測(cè)器514。在一些實(shí)施例中，PSD檢測(cè)器514比較熱傳感器信號(hào)的功率譜和參照信號(hào)的，以及所產(chǎn)生的差異(例如，不同頻率分量和/或共同頻率分量大于5-10%的功率偏差)作為檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸的另一個(gè)指標(biāo)。振蕩功率控制信號(hào)作為參考信號(hào)。
[0042]在其它實(shí)施例中，PSD檢測(cè)器514可實(shí)現(xiàn)為經(jīng)配置以比較熱傳感器信號(hào)的相位和參考信號(hào)的相位檢測(cè)器，用于確定附加的度量。因?yàn)轭l率和振幅是已知的，振蕩功率控制信號(hào)用作參考信號(hào)。例如，PSD514可以經(jīng)配置以將已知頻率的參考信號(hào)相位與測(cè)量頻率的熱傳感器信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得差異。所得到的相位差(如果有的話)將繼續(xù)是一致的，直到頭換能器與介質(zhì)表面之間的接觸發(fā)生。當(dāng)傳感器信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差達(dá)到預(yù)定水平時(shí)，檢測(cè)到磁頭介質(zhì)接觸。
[0043]檢測(cè)器510還包括曲線擬合誤差檢測(cè)器516，經(jīng)配置以確定擬合到所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的曲線之間的誤差。由于傳感器信號(hào)跟蹤參考信號(hào)直到磁頭介質(zhì)接觸，監(jiān)測(cè)所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的曲線擬合之間的誤差識(shí)別磁頭介質(zhì)接觸。
[0044]檢測(cè)器510典型地經(jīng)配置以使用每個(gè)檢測(cè)器512、514和516，以確定調(diào)制改進(jìn)空氣軸承的磁頭-介質(zhì)接觸。對(duì)于非或低調(diào)制的改進(jìn)空氣軸承，檢測(cè)器510可經(jīng)配置以使用少于所有三個(gè)檢測(cè)器(例如檢測(cè)器512)，以確定磁頭-介質(zhì)接觸。然而，在各種實(shí)施例中，相移和擬合誤差度量可以早于ARZ^P度量檢測(cè)接觸。
[0045]可以理解的是，使用DC電流執(zhí)行精確的直接電阻測(cè)量對(duì)于驅(qū)動(dòng)電子是有挑戰(zhàn)性的。例如，通過(guò)界面加熱和冷卻條件變化所造成的傳感器電阻變化通常小于約10%的平均電阻?？紤]到在典型的磁存儲(chǔ)系統(tǒng)中的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的分辨率是8位，難以直接測(cè)量小于0.1歐姆精度的電阻。
[0046]如先前所述所討論的，根據(jù)各種實(shí)施例的一種方法包括:使用TCR傳感器(例如，DETCR傳感器)測(cè)量直接在磁存儲(chǔ)系統(tǒng)中的AR/ΛΡ。這種方法測(cè)量在熱傳感器的平均熱量上有意引入ΛΡ熱振蕩引起的AR。相位檢測(cè)器可用鎖定頻率以檢測(cè)電阻溫度傳感器的電阻變化。
[0047]可以使用由圖11和圖12分別示出的代表性電路600、700實(shí)現(xiàn)在磁存儲(chǔ)系統(tǒng)中直接測(cè)量AR/ΛΡ。在圖11所示的實(shí)施例中，伺服系統(tǒng)603耦合到加熱器元件602的電源電路(包括DAC606和功率源604)。在磁存儲(chǔ)系統(tǒng)中的加熱器元件功率與DAC計(jì)數(shù)成正比。來(lái)自單元715的可編程DC偏移值用于取消在每個(gè)加熱器DAC的平均DC輸出，從而振蕩熱引起的電阻變化可以使用完整的8位DAC范圍。在每個(gè)伺服楔塊引入振蕩作為固定低頻率(例如，500Hz和+/-2加熱器DAC)的正弦波。伺服固件還采樣電阻溫度傳感器702對(duì)于每個(gè)伺服楔塊熱振蕩的DC響應(yīng)。DC取消從模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)730中去除平均DC信號(hào)，從而使完全的8位范圍用于熱振蕩引起的低頻響應(yīng)。
[0048]圖12的實(shí)施例示出通過(guò)低通濾波器710、放大器720和ADC730耦合到所述電阻溫度傳感器702的PSD740，經(jīng)配置以測(cè)量在振蕩頻率的電阻溫度傳感器響應(yīng)，即ΛΡ引起的Δ R0電阻溫度傳感器702被示為使用偏置電流704提供的DETCR傳感器。在通過(guò)相敏檢測(cè)電路740處理之后，產(chǎn)生傳感器信號(hào)。在產(chǎn)生傳感器信號(hào)中，相位敏感檢測(cè)電路740使用伺服系統(tǒng)的振蕩信號(hào)作為參考信號(hào)。相敏檢測(cè)算法(例如，洛算法，或離散傅立葉變換)可用于測(cè)量在振蕩頻率的傳感器響應(yīng)。除了計(jì)算幅值(△!?)，也可以在每個(gè)加熱器DAC計(jì)算傳感器響應(yīng)和基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位以及曲線擬合的誤差。
[0049]同時(shí)監(jiān)控所有三個(gè)信號(hào)(Λ R/Λ P、相位、誤差)進(jìn)行檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。對(duì)于典型的調(diào)制空氣軸承，調(diào)制發(fā)生在固體接觸的附近。由于這種調(diào)制，擬合誤差增大。由于由換能器頭與介質(zhì)之間的接觸引入額外冷卻，相移發(fā)生。Λ R/ Λ P繼續(xù)減小直到幾個(gè)DAC后達(dá)到最小。對(duì)于非調(diào)制ΑΑΒ，可無(wú)法檢測(cè)相移簽名和擬合誤差簽名。然而，最小的Λ R/ Λ P總是可以用于檢測(cè)接觸。對(duì)于任何空氣軸承，通過(guò)監(jiān)測(cè)電阻溫度傳感器702的AR響應(yīng)，優(yōu)選是位于或靠近接近點(diǎn)的DETCR傳感器，可以檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。根據(jù)各種實(shí)施例，可使用現(xiàn)有的伺服固件引入振蕩頻率，而不增加額外的硬件。
[0050]應(yīng)當(dāng)理解的是:盡管各本發(fā)明的實(shí)施例的許多特征連同各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)信息已經(jīng)在前面的描述闡述，但該詳細(xì)說(shuō)明僅是示例性的，并可特別在本公開(kāi)原理內(nèi)的部件的結(jié)構(gòu)和配置結(jié)構(gòu)上對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行改變，全部范圍由其中表示所附權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)的一般含義表明。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 經(jīng)配置以與磁記錄介質(zhì)交互的頭換能器； 經(jīng)配置以熱致動(dòng)所述頭換能器的加熱器； 在或接近頭換能器并經(jīng)配置以產(chǎn)生傳感器信號(hào)的熱傳感器； 電路，耦合到所述加熱器并經(jīng)配置以使得加熱器功率的振蕩，以及加熱器功率振蕩導(dǎo)致傳感器信號(hào)的振蕩；以及 檢測(cè)器，被耦合到所述熱傳感器并經(jīng)配置以使用所述振蕩傳感器信號(hào)和加熱器功率以檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱傳感器具有電阻溫度系數(shù).。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器經(jīng)配置以基于傳感器的電阻變化和加熱器功率的變化使用度量而檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器經(jīng)配置以基于傳感器的電阻變化率和加熱器功率的變化率使用度量而檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，其中所述檢測(cè)度量由比例AR/ΛΡ定義，其中AR是傳感器的電阻變 化率，以及△ P是加熱器功率變化率。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，當(dāng)熱傳感器響應(yīng)dP振幅的感應(yīng)加熱器振蕩，所述檢測(cè)器經(jīng)配置以直接現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量ARMP0
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器經(jīng)配置以通過(guò)檢測(cè)AR/ΛΡ的最小值來(lái)檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述電路經(jīng)配置以產(chǎn)生參考信號(hào)，以使加熱器功率的振蕩；以及 所述檢測(cè)器經(jīng)配置以檢測(cè)所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述電路經(jīng)配置以產(chǎn)生參考信號(hào)，以使在加熱器功率的振蕩；以及 所述檢測(cè)器經(jīng)配置以檢測(cè)擬合到所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的曲線之間的誤差。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述電路經(jīng)配置以產(chǎn)生參考信號(hào)，以使在加熱器功率的振蕩；以及 所述檢測(cè)器經(jīng)配置以檢測(cè)所述傳感器和參考信號(hào)之間的噪音差。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述頭換能器經(jīng)配置以相對(duì)于介質(zhì)限定非調(diào)制磁頭介質(zhì)界面。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述頭換能器經(jīng)配置以相對(duì)于介質(zhì)限定調(diào)制磁頭介質(zhì)界面。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述電路包括伺服電路；以及 加熱器功率振蕩的頻率涉及在磁記錄介質(zhì)上的伺服模式的頻率。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述檢測(cè)器經(jīng)配置以使用如下檢測(cè)調(diào)制空氣軸承的磁頭介質(zhì)接觸: (1)傳感器電阻的變化速度和加熱器功率的變化比率； (2)傳感器信號(hào)和與所述傳感器信號(hào)具有相同頻率的基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差；以及(3)擬合到所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的曲線之間的誤差。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述檢測(cè)器經(jīng)配置以:至少使用傳感器電阻變化速率和加熱器功率的變化速率檢測(cè)非調(diào)制空氣軸承的磁頭介質(zhì)接觸。
16.—種方法,包括: 使得提供給頭換能器的加熱器的功率振蕩； 通過(guò)振蕩加熱器功率，使得在所述頭換能器由熱傳感器產(chǎn)生的信號(hào)振蕩； 測(cè)量由所述熱傳感器產(chǎn)生的信號(hào)；以及 使用所測(cè)量的傳感器信號(hào)和加熱器功率檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸包括: 測(cè)量傳感器的電阻變化率AR; 測(cè)量加熱器功率的變化率ΛΡ;以及 使用比例Λ R/ Λ P檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸包括檢測(cè)比例ΛR/Λ P的最小值。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中: 使所述加熱器的功率振蕩包括產(chǎn)生參考信號(hào)；以及 檢測(cè)頭介質(zhì)接觸包括: 比較在振蕩頻率的傳感器信號(hào)和相同頻率的參考信號(hào)；以及 響應(yīng)于所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差，檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中: 使所述加熱器的功率振蕩包括產(chǎn)生參考信號(hào)；以及 檢測(cè)頭介質(zhì)接觸包括: 比較參考信號(hào)和擬合到傳感器信號(hào)的曲線；以及 響應(yīng)于所述參考信號(hào)和傳感器信號(hào)曲線之間的誤差，檢測(cè)磁頭介質(zhì)接觸。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中: (1)傳感器電阻的變化速度和加熱器功率的變化比率； (2)傳感器信號(hào)和與所述傳感器信號(hào)具有相同頻率的基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差；以及 (3)擬合到所述傳感器信號(hào)和參考信號(hào)的曲線之間的誤差。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，至少使用所測(cè)量的傳感器電阻變化速率和加熱器功率的變化速率檢測(cè)非調(diào)制空氣軸承的磁頭介質(zhì)接觸。
【文檔編號(hào)】G11B5/60GK104050985SQ201410085239
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】D·劉, K·哈帕拉, S·E·萊恩, L·周 申請(qǐng)人:希捷科技有限公司