JPH04281207A - 磁気ヘッドの試験装置および研磨装置 - Google Patents

磁気ヘッドの試験装置および研磨装置

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JPH04281207A
JPH04281207A JP4316691A JP4316691A JPH04281207A JP H04281207 A JPH04281207 A JP H04281207A JP 4316691 A JP4316691 A JP 4316691A JP 4316691 A JP4316691 A JP 4316691A JP H04281207 A JPH04281207 A JP H04281207A
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JP
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magnetic head
core
measured
coil
gap
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JP4316691A
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Inventor
Shinichi Segi
勢木 真一
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ビデオテープレコー
ダ(以下、VTRと称す)などの磁気記録再生装置の基
本的な性能を決定する重要なデバイスの一つである磁気
ヘッドのギャップ深さ、ギャップ長などの測定や磁気コ
アの割れの有無などの検査の場合に用いられる磁気ヘッ
ドの試験装置および磁気ヘッドのコアを適正な磁化特性
が得られるように研磨する磁気ヘッドの研磨装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図16は例えば特開昭64−16117
8号公報に開示された従来の磁気ヘッドの試験装置の構
成を示すブロック図であり、同図において、1は磁気ヘ
ッドのコア、2は上記コア1を磁化するコイル、3は上
記コイル2に交流電流を流す信号源、4は上記コイル2
に流れる電流波形を測定しディジタルデータに変換する
電流計、5は上記コイル2の両端の電圧波形を測定しデ
ィジタルデータに変換する電圧計である。6はコンピュ
ータで、上記電流計4で測定された電流波形と電圧計5
で測定された電圧波形からコア1の磁化特性を算出する
【0003】つぎに、上記構成の動作について説明する
。電流計4で測定された電流波形をI(t)、電圧計5
で測定された電圧波形をE(t)とすると、各時刻にお
いてコア1中を流れる磁束Φ(t)とコア1に生じる起
磁力F(t)とは次式で求められる。
【0004】
【数1】
【0005】図17は、上記の測定結果の一例としての
電流I(t)、電圧E(t)、磁束Φ(t)、起磁力F
(t)の各波形を示し、図18は起磁力Fに対する磁束
Φの磁化特性を示している。
【0006】図18に示したような磁化特性の具体的な
応用例として、従来、例えば特開昭64−162210
号公報に示されたギャップ深さの測定装置が知られてい
る。これについて、以下、詳しく説明する。図14は磁
気ヘッドの詳細な構造を示す平面図、図15は同一部切
り欠き正面図であり、同図において、10はコイル2を
コア1に巻くための巻線窓、11はガラス、gはギャッ
プ、dはギャツプ深さ、wはトラック幅である。
【0007】上記のような構成の磁気ヘッドにおいて、
まず、トラック幅wを光学的に測定し、次に、図18に
示した磁化特性から、ギャツプg近傍のコア1が飽和し
たときにギャツプgを通る磁束を求める。この磁束は、
図18に示した磁化特性の領域bを外挿し縦軸に交わる
点として求められる。領域bはギャツプgを通る磁束が
飽和している部分である。上記ギャツプg近傍のコア1
が飽和したときにギャツプgを通る磁束をΦsとし、コ
ア1の飽和磁束密度をBsとすると、ギャツプ深さdは
次式で求められる。 d=(Φs/w+Bs)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気ヘッドの試
験装置は以上のように構成されているので、ギャツプ深
さdを求めるためには、図18に示した磁化特性曲線を
用いてギャツプgを通る磁束が飽和している領域bを認
識し、この部分を縦軸まで外挿する必要がある。しかし
、この磁化特性はヒステリシスを持っており、一つの変
数に対して二つの関数の値を持つ二価の関数であるため
、コンピュータによる処理がむずかしく、この作業は作
業者が個々に磁化特性曲線のグラフから主観的に判断す
るものであるから、測定データ、つまりは測定精度が作
業者によってばらつき、また測定作業が煩雑で、試験時
間が長くかかるなどの問題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、磁化特性をコンピュータによっ
て処理して、ギャップ深さなどの評価値を自動的に求め
ることが可能で、操作性よく高精度の測定を行なうこと
ができる磁気ヘッドの試験装置を提供することを目的と
する。
【0010】また、この発明は磁気ヘッドのコアを研磨
して、適正なギャツプ深さに調整することが容易な磁気
ヘッドの研磨装置を提供することに他の目的を有する。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る磁気ヘッドの試験装置は、電流波形計測手段により
計測された電流波形と上記電圧波形計測手段により計測
された電圧波形から磁気ヘッドの磁化特性を求めるとと
もに、その磁化特性を近似する一価の関数を求め、その
一価の関数をもとに試験結果を得るように構成したとを
特徴とする。とくに、試験結果として、磁気ヘッドのギ
ャップ深さ、ギャップ長、磁気ヘッドのコアの割れおよ
び磁気ヘッドのコア効率のうちの少なくとも1つを得る
ものである。
【0012】また、請求項3に記載の発明に係る磁気ヘ
ッドの研磨装置は、上記請求項1の試験装置と、回転ド
ラムに取り付けられた磁気ヘッドのコアを研磨する研磨
テープとを備え、上記磁気ヘッドの試験装置による試験
結果にもとづいて磁気ヘッドのコアの研磨量を制御する
ように構成したことを特徴とする。
【0013】
【作用】請求項1の発明によれば、磁気ヘッドに巻回さ
れたコイルに交流信号を加えたときにコイルに流れる電
流波形とコイルの両端の電圧波形を計測し、この両波形
から磁気ヘッドの磁化特性を求める。そして、ヒステリ
シスのある上記磁化特性をヒステリスのない一価の関数
で近似することにより、コンピュータによる評価値の計
算が容易かつ精度よくおこなえ、これにより、磁気ヘッ
ドのギャツプ深さ、ギャツプ長の測定やコアの割れの有
無、コア効率の検査などを精度よくおこなうことができ
る。
【0014】また、請求項3の発明によれば、上記のよ
うな試験結果を入力情報として、磁気ヘッドのコアの研
磨量を自動的に適正、良好に制御することができる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て説明する。図1はこの発明の一実施例による磁気ヘッ
ドの試験装置の構成を示すブロック図であり、同図にお
いて、1〜6は図16に示す従来例と同一であるため、
該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省略す
る。図1において、図16と相違する点は、信号源3が
コンピュータ6からの制御信号により、その出力信号の
周波数を切り換えできるようになされている点である。
【0016】つぎに、上記構成の動作について、図2に
示す測定手順のフローチャートを参照しながら説明する
。図1に示すように、磁気ヘッドを接続して、そのコイ
ル2の巻数Nをコンピュータ6に入力する(ステップS
1)。コンピュータ6は信号源3の出力信号の周波数を
低周波に切り換える。この周波数は、出力信号の周波数
をf、コイル2の抵抗成分をR、インダクタンス成分を
Lとするとき、(2πfL≪R)となる周波数、例えば
100Hzを選ぶ(ステップS2)。周波数の低い電流
I(t)をコイル2に流した場合、コイル2の両端の電
圧E(t)は次式のようになる。 E(t)=I(t)×R
【0017】つぎに、コンピュータ6は電流計4および
電圧計5が測定を開始するように制御する。これによっ
て、電流計4および電圧計5が電流波形I(t)および
電圧波形E(t)の測定を開始する(ステップS3)。 このとき、各測定データの精度を上げるために電流計4
および電圧計5は数10回のアベレージングを行なった
のち、電流波形データI(t)および電圧波形データE
(t)をコンピュータ6に送る。この電流波形データI
(t)および電圧波形データE(t)をうけたコンピュ
ータ6は、それらデータから次式によってコイル2の抵
抗成分Rを求める(ステップS4)。 R={E(t)/I(t)} このようにして、各時刻における抵抗値が得られるので
、それらを平均することにより、精度が向上する。以上
のステップS1〜S4によりコイル2の抵抗成分Rを求
める。
【0018】次に、コンピュータ6は信号源3の出力信
号の周波数fを高周波、例えば250Hzに切り換える
ことにより、コイル2の両端の電圧E(t)にコア1中
を流れる磁束Φが影響するようにする(ステップS5)
。つぎに、コンピュータ6は電流計4および電圧計5が
測定を開始するように制御する。これによって、電流計
4および電圧計5が電流波形I(t)および電圧波形E
(t)の測定を開始する(ステップS6)。このとき、
各測定データの精度を上げるために電流計4および電圧
計5は数10回のアベレージングを行なったのち、電流
波形データI(t)および電圧波形データE(t)をコ
ンピュータ6に送る。この電流波形データI(t)およ
び電圧波形データE(t)をうけたコンピュータ6は、
次式によって、各時刻における磁束Φ(t)および起磁
力F(t)を求める(ステップS7)。
【0019】
【数2】
【0020】ここで、コイル2の巻数Nは事前に入力さ
れており、コイル2の抵抗成分Rも上述のように測定さ
れているので、各時刻における磁束Φ(t)および起磁
力F(t)は決定される。図3は上記の測定結果の一例
としての電流I(t)、電圧E(t)、磁束Φ(t)、
起磁力F(t)の各波形を示し、図4(a)は起磁力F
に対する磁束Φの関係、すなわち磁化特性を示し、この
磁化特性は図4(a)からわかるように、ヒステリシス
を持っており、二価の関数である。そして、測定の結果
を表示して(ステップS8)、測定を終了する。
【0021】次に、上記のようにして得られた磁化特性
から磁気ヘッドのギャツプ深さdを求める処理について
説明する。図5は、その処理のフローチャートを示し、
まず、コンピユータ6において、上記磁化特性を近似す
る図4(b)に示すような一価の関数を求める(ステッ
プS11)。図4(a)の特徴を良くみると、磁化特性
が飽和により折れ曲がっている点は、起磁力F側からみ
れば、ヒステリシスにより明らかに二つに分かれている
が、磁束Φ側からみれば、ヒステリシスがあるにもかか
わらずほぼ同一点である。そこで、ある磁束Φ1に対す
る起磁力F(Φ1)のヒステリシスによる二つの値を平
均したものを新たな起磁力F(Φ1)とする。しかし、
上記の計測で得られた磁化特性は時間軸上で離散的に取
り込んだデータをもとに計算したものであるため、起磁
力F(Φ1)の2つの値を直接得ることはできない。そ
こで、この2つの値に近い測定点のデータで代わりをす
るか、または時間軸上の近い時刻のデータを用いて内挿
するなどの方法が考えられるが、次に示す方法が実用的
な方法の一つである。その方法としては、ある磁束Φ1
に対する起磁力F(Φ1)の値を測定データ中の次式を
満足する時刻tすべてにおける起磁力F(t)の平均値
を用いる。 Φ1−ΔΦ<Φ(t)<Φ1+ΔΦ ここで、ΔΦは適当に決めた磁束Φの分解能である。こ
のようにして求めた一価の関数を図4(b)に示す。な
お、図4(b)の起磁力Fは磁束Φの一価の関数である
と同時に、磁束Φは起磁力Fの一価の関数である。
【0022】次に、コンピュータ6は、図4(b)に示
した磁化特性の近似関数において、磁束Φを起磁力Fで
微分(実際は差分)して傾きを求める(ステップS12
)。この結果を図4(c)に示す。図4(c)では、起
磁力Fに対する実効的なパーミアンスP(磁気抵抗の逆
数)を表しており、起磁力Fの絶対値が小さい時は大き
な値を示しているが、起磁力Fの絶対値が大きくなると
磁気ヘッドのギャツプg近傍のコア1が飽和し実効的な
パーミアンスが低下していることが分かる。このパーミ
アンスPの値は飽和過程による過渡的な変化のほかは、
未飽和状態の値と飽和状態の値の二つの値で表されてい
る。
【0023】次に、コンピュータ6は、図4(c)に示
した起磁力Fに対する実効的なパーミアンスPの特性か
ら、未飽和状態と飽和状態の間で飽和が起こり始める起
磁力Fsを求める。まず、図4(c)のパーミアンスP
を起磁力Fで微分(実際は差分)する(ステップS13
)。この結果を図4(d)に示す。つづいて、図4(d
)の縦軸上(ΔP/ΔF)で最小値を与える起磁力Fを
も求める(ステップS14)。これが上記の未飽和状態
と飽和状態の間で飽和が起こり始める起磁力Fsである
【0024】図6は、上記の図4(b)に示した磁化特
性の近似関数に上記の処理によって得られたところの、
ギャップg近傍のコア1の飽和が起こり始める起磁力F
sを示す。コンピュータ6はこのFsから、測定した起
磁力の最大値Fmまでのデータをもとに最小自乗法を用
いてこの部分を次に示す一次式で近似する。 Φ=A×F+B 最小自乗法により上式のAとBが決定される(ステップ
S15)。このAは飽和部分のパーミアンスPを示して
おり、またBはギャツプg近傍のコア1が飽和したとき
にギャツプgを通る磁束Φsを示している。このように
してΦsを求めることができる。なお、上記の説明では
、図6の第1象限について計算したが、第3象限でも同
様の計算ができ、第1象限および第3象限での計算結果
を平均することにより、精度を向上することができる。
【0025】このようにして、ギャツプg近傍のコア1
が飽和したときにギャツプgを通る磁束Φsを求めれば
、従来例で示したように、ギャツプ深さを求めることが
できる。コンピュータ6においては、上記Φsと、光学
的に測定したトラック幅wと、磁気ヘッドの飽和磁束密
度Bsから次式によってギャツプ深さdを求める。 d=Φs/w×Bs
【0026】以上のように、すべての処理をコンピュー
タ6を介して機械的におこなうので、作業者による主観
的な判断は不要となり、操作性が容易でありながら、測
定にばらつきがなく、精度良くギャツプ深さdを測定す
ることができる。
【0027】なお、上記実施例では、磁化特性を測定し
たのち、磁化特性を近似する一価の関数を求め、この一
価の関数の傾きをもとにギャツプgを通る磁束が飽和し
ている部分を判断し、この部分に対して最小自乗法を用
いてΦsを求めたが、他の方法、例えば、図7に示すフ
ローチャートのような処理で求めてもよい。この図7に
示す方法は、ステップS22で図4(c)に示したパー
ミアンスを求めるステップまでは上記実施例の場合と同
じである。ついで、図4(c)の特性からギャツプg近
傍のコア1が飽和したときのパーミアンスPsを求める
(ステップS23)。図4(c)の特性とパーミアンス
Psの関係は図8に示す通りである。この図8における
斜線の部分の面積がΦsであり、次式で表される。コン
ピュータ6は、この式でΦsを求める。
【0028】
【数3】
【0029】ただし、Fmは測定した起磁力Fの最大値
である。次式で求めると、さらに精度が向上する。
【0030】
【数4】
【0031】また、上記実施例では、電流波形I(t)
を求めるための手段として、電流計4を使用したもので
示したが、他の方法で電流を求めてもよい。例えば、図
9に示すように、磁気ヘッドのコイル2と信号源3との
間にZオームの抵抗7を設け、コイル2の両端の電圧波
形Ea(t)を電圧計5aで測定する一方、コイル2と
Zオームの抵抗7の両端の電圧波形Eb(t)を別の電
圧計5bで測定し、これからコイル2に流れる電流I(
t)を次式により求めるようにしてもよい。 I(t)={Eb(t)−Ea(t)/Z}この場合は
、電流計4が不要になるとともに、2つの電圧計5a,
5bのアースを共通にできるため、精度のよい測定を容
易に実行することができるという効果を奏する。
【0032】また、電流計4を使用しないで電流I(t
)を求めるもう1つの方法として、図10に示すような
方法もある。すなわち、磁気ヘッドのコイル2と信号源
3との間にZオームの抵抗7を設け、コイル2の両端の
電圧およびコイル2と抵抗7の両端の電圧とをスイッチ
8で切替えて1つの電圧計5で交互に測定し、それら電
圧波形をEa(t)およびEb(t)として、コイル2
に流れる電流I(t)を次式により求めるようにしても
よい。 I(t)={Eb(t)−Ea(t)/Z}この場合も
、電流計4が不要になるとともに、1つの電圧計5だけ
を用いて精度のよい測定を容易に実行することができる
という効果を奏する。
【0033】また、上記実施例では、磁気ヘッドのギャ
ツプ深さdの測定について説明したが、これ以外に磁気
ヘッドのギャツプ長の測定や磁気ヘッドのコアの割れの
検出などに適用してもよい。例えば、磁気ヘッドのギャ
ツプ長とギャツプを通る磁束が飽和する起磁力Fsとの
間には図11に示すような関係があるので、上記のよう
にして起磁力Fsを求めることにより、磁気ヘッドのギ
ャツプ長を容易に測定することができる。また、磁気ヘ
ッドのコア1に図12に示すようなクラック9が発生す
ると、上記起磁力Fsの値が大きくなるので、起磁力F
sを求めることにより、磁気ヘッドのコア1の割れを容
易に検出することができる。さらにまた、上記起磁力F
sから磁気ヘッドのコア効率を求めることも可能である
。このコア効率ηは次式で表される。 η=Bs×Gl/μ0×Fs ただし、Bsはコアの飽和磁束密度、Glはギャツプ長
、μ0は真空の透磁率である。
【0034】図13は他の発明である磁気ヘッドの研磨
装置の構成を示すブロック図であり、同図において、3
0はギャツプ深さ測定装置で、上記図1の実施例に示す
構成と同一の構成、すなわち、磁気ヘッドのコイル2に
交流電流を流す信号源3、コイル2に流れる電流波形を
測定する電流計4、コイル2の両端の電圧波形を測定す
る電圧計5、および電流波形と電圧波形からコア1の磁
化特性を計算するコンピュータ6とからなる。21は磁
気ヘッドのコア1をヘッドベース20を介して取り付け
た回転ドラム、24は磁気ヘッドのコア1を研磨する研
磨テープ、22,23はコイル2と磁気ヘッドのコア1
とを電気的に接続するスリップリングおよびブラシであ
る。
【0035】このような構成の磁気ヘッドの研磨装置に
よれば、研磨テープ24を介して磁気ヘッドのコア1を
研磨仕上げしているとき、上述した原理でギャツプ深さ
dを常時測定し、その測定値が予め設定されている所定
の値になったとき、コンピュータ6からの制御信号にも
とづいて研磨を自動的に停止させることによって、ギャ
ツプ深さdが適正な状態での研磨仕上げを確実、容易に
実現し、性能のよい磁気ヘッドを生産することができる
【0036】また、上記実施例の磁気ヘッドのギャツプ
深さ測定装置を磁気記録再生装置に内蔵し、磁気ヘッド
のギャツプ深さがある規格値より小さくなったときに磁
気ヘッドの交換を喚起する警告を発するように構成すれ
ば、磨耗による磁気ヘッドの交換時期を適正なものとで
き、磁気記録再生装置の安全で経済的な保守が可能とな
る。同様に、上記した磁気ヘッドのコア効率測定装置を
磁気記録再生装置に内蔵し、磁気ヘッドのコア効率に応
じて記録電流を調整するように構成すれば、磨耗によっ
て磁気ヘッドのコア効率が変わっても、最適な記録をお
こなえる効果を奏する。
【0037】さらに、上記実施例では、250KHzの
周波数で磁化特性を測定したが、他の周波数、例えば1
00KHz、1MHz、10MHzなどであってもよい
【0038】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれば
、ヒステリシスのある磁化特性を一価の関数で近似する
ことにより、すべてのデータ処理をコンピュータで行わ
せることが容易となり、したがって、操作性良く、しか
も精度良く所定の試験を実行することができる。また、
試験のかかるコストも低減することができる。
【0039】また、請求項3の発明によれば、高精度な
試験結果をもとにして磁気ヘッドのコアの研磨を制御す
ることができるので、ギャツプ深さなどの面において非
常に精度の高い、かつ性能の良い磁気ヘッドを確実に生
産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による磁気ヘッドの試験装
置の構成を示すブロック図である。
【図2】測定手順を説明するフローチャートである。
【図3】測定データの信号波形図である。
【図4】測定データの特性図である。
【図5】コンピュータによる計算処理内容を説明するフ
ローチャートである。
【図6】図5による計算処理内容を説明する特性図であ
る。
【図7】他の実施例による計算処理内容を説明するフロ
ーチャートである。
【図8】図7による計算処理内容を説明するための特性
図である。
【図9】この発明の他の実施例による磁気ヘッドの試験
装置の構成を示すブロック図である。
【図10】この発明のもう1つの実施例による磁気ヘッ
ドの試験装置の構成を示すブロック図である。
【図11】磁気ヘッドのギャツプ長測定装置の原理を説
明する特性図である。
【図12】磁気ヘッドのコアの割れ検出を説明するため
の磁気ヘッドの平面図である。
【図13】他の発明の一実施例である磁気ヘッドの研磨
装置の構成を示すブロック図である。
【図14】磁気ヘッドの構造を示す平面図である。
【図15】磁気ヘッドの構造を示す一部切り欠き正面図
である。
【図16】従来の磁気ヘッドの試験装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図17】従来の磁気ヘッドの試験装置によって測定さ
れたデータを示す信号波形図である。
【図18】従来の磁気ヘッドの試験装置によって測定さ
れたデータを示す特性図である。
【符号の説明】
1  コア 2  コイル 3  信号源 4  電流計 5  電圧計 6  コンピュータ 21  回転ドラム 24  研磨テープ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  磁気ヘッドに巻回されたコイルに交流
    信号を加える信号源と、この交流信号を加えたときに上
    記コイルに流れる電流波形を計測する電流波形計測手段
    と、上記コイルの両端の電圧波形を計測する電圧波形計
    測手段と、計測された電流波形および電圧波形を演算す
    る演算手段とを備えた磁気ヘッドの試験装置であって、
    上記電流波形計測手段により計測された電流波形と上記
    電圧波形計測手段により計測された電圧波形から磁気ヘ
    ッドの磁化特性を求める手段と、その磁化特性を近似す
    る一価の関数を求める手段とを備え、その一価の関数を
    もとに試験結果を得るように構成したことを特徴とする
    磁気ヘッドの試験装置。
  2. 【請求項2】  上記試験結果として、磁気ヘッドのギ
    ャッブ深さ、ギャップ長、磁気ヘッドのコアの割れおよ
    び磁気ヘッドのコア効率のうちの少なくとも1つを得る
    ものである請求項1の磁気ヘッドの試験装置。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の磁気ヘッドの試験装置
    と、磁気ヘッドを取り付ける回転ドラムと、磁気ヘッド
    のコアに相対的に摺動してコアを研磨する研磨テープと
    を備え、上記磁気ヘッドの試験装置による試験結果にも
    とづいて磁気ヘッドのコアの研磨量を制御するように構
    成したことを特徴とする磁気ヘッドの研磨装置。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01162210A (ja) * 1987-12-17 1989-06-26 Mitsubishi Electric Corp 磁気ヘツドのギヤツプ深さ測定装置

Patent Citations (1)

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JPH01162210A (ja) * 1987-12-17 1989-06-26 Mitsubishi Electric Corp 磁気ヘツドのギヤツプ深さ測定装置

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