Магнитооптический гистериограф

Магнитооптический гистериограф

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Ссщиалистическик

Республик

<и883822 (6f ) дополнительное к авт. свн«-еу— (51)M. Кл.

С 01 К 33/12 (22) Заявлено 1 1 . .02. 80 (21 ) 2879685118-21 с присоединением заявки J4— (23) Приоритет—

9аудаустжн«м9 квн«твт пю авлаи «забватая«й

«or«per««

Опубликовано 23. 11.81 ° Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 25. 11. 81 (53) УДК621.317. .44 (088. 8}

В. Б. Архангельский, С, Ф. Глаголев, 10

М. Н. Дюделева, В. А. Жуков, Н. А. Сим и М. И. Червинский (72) А вторы изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической петли гистерезиса, основанным на эффектах

Керра и Фарадея, и может быть использовано для изучения магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков °

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магнитооптический гистериограф для регистрации динамических петель гистерезиса, содержащий источник света, поляризатор, намагничивающую систему с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, образец, генератор переменного тока, анализатор, приемник излучения, широкополосный предварительный усилитель, регистрирующую систему,.двухкоординатный регистратор, а также отдельное устройство для обработки результатов измерения с целью исключения погрешности из-за влияния четных гармоник. В этом гистериографе образец оптически связан через поля5 ризатОр с источником света и через анализатор — с приемником излучения.

Выход приемника излучения присоеди нен через широкополосный предварительный усилитель ко входу регистрирующей системы, выход которой подключен к Y-входу двухкоординатного регистратора, Выход преобразователя напряженности магнитного поля в элек трический сигнал, присоединенного к намагничивающей системе с генератором тока, подключен к Х-входу двухкоординатного регистратора (1 .

Этот гистериограф имеет ограничен ный сверху част. тный диапазон перемагничивания образцов, недоСтаточное подавление аддитивной погреп!ности, осреднитель и устройство для исключения че-.ных гармоник сигнала, выз ванных магнитострикцией, представля883822

55 ют собой черезвычайно сложные электронные установки.

Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона.

Эта цель достигается тем, что в гистериограф, содержащий намагничивающую систему с генератором переменного тока преобразователем напряженности магнитного поля в электрический . сигнал, оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор и приемник излучения, предварительный усилитель и двухкоординатный регистратор, дополнительно введены задающий генератор, коммутатор, синхронизатор, стробоскопический преобразователь и синхронный детектор, при этом выход предварительного усилителя соединен с Y-входом двухкоординатного регистратора через синхронный детектор, опорный вход которого соединен с выходом задающего генератора, вход синхронизатора и сигнальный вход стробоскопического преобразователя связаны с выходом преобразователя напряженности магнитного поля, выходы синхронизатора через коммутатор, управляющий вход которого связан с задающим генератором, подключены к синхронизирующему входу источниками света, а X-вход двуккоординатного регистратора подкЛючен к выходу стробоскопического преобразователя, опорный вход которого соединен с одним из выходов синхронизатора. Кроме того, источник света в нем выполнен импульсным, а предварительный усилитель узкополосным.

На фиг. I изображена структурная схема магнитооптического гистериографа; на фиг. 2 — сигнал управления стробами в блоке регистрации; на фиг. 3 — диаграмма формирования сигнала на Y-выходе двухкоординатного регистратора, В магнитооптическом гистериографе (фиг, 1) генератор 1 переменного тока присоединен к намагничивающей системе 2 с образцом 3 и преобразователем 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, Выход преобразователя 4 связан со входами синхронизатора 5 и сигнальным входом стробоскопического преобразователя 6, к выходу которого подключен X-вход двухкоординатного регистратора 7. При этом один из выходов синхронизатора

5 подключен к опорному входу стробо20

4 скопического преобразователя 6. Выходы синхронизатора 5 через коммута-. тор 8, управляющий вход которого связан с задающим генератором 9, подключены к синхронизирующему входу импульсного источника 10 света, который через поляризатор 11 образец 3 и анализатор 12 связан с фотоприемником 13.

Выход фотоприемника 13 через предварительный узкополосный усилитель 14 и синхронный детектор 15 соединен с Yвходом двухкоординатного регистратора 7, опорный вход синхронного детектора 15 подключен к выходу задающего генератора 9.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 переменного тока вырабатывает ток заданной частоты, который с помощью намагничивающей системы

2 преобразуется в напряженность магнитного поля Н (фиг.2а), перемагничивающую испытуемый образец 3. В качестве намагничивающей системы 2 используется, например, система катушек Гельмгольца, а в качестве генератора 1 переменного тока, например, усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного синусоидального напряжения. С выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, например, образцового резистора, переменное напряжение поступает на вход синхронизатора 5, который вырабатывает импульсы синхронизации с большой скважностью и частотой, равной частоте .входного напряжения. Импульсы на первом U и втором U> выходах синхронизатора 5 отличаются между собой лишь фазовым сдвигом на l80 (фиг, 2 б,в), причем фазовый сдвиг импульсов синхронизации по отношению к входному напряжению медленно и мо-. нотонно изменяется. Время, в течение которого фазовый сдвиг изменяется на 360, соответствует времени реО гистрации полной петли гистерезиса.

С одного из выходов синхронизатора 5 импульсы поступают на опорный вход стробоскопического преобразователя 6

Ф который преобразует сигнал с выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в медленно меняющееся напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению Н в момент действия импульса синхронизации. Таким образом, выходной сигнал стробоскопического преобразователя

883822

16

3$

26

3$

4$

$O

6 повторяет форму входного сигнала, но период выходного сигнала равен времени регистрации петли гистерезиса °

Далее выходной сигнал поступает на

X-вход двухкоординатного регистратора 7. Кроме того, с обоих выходов син хронизатора 5 импульсы поступают на коммутатор 8, которыи поочередно с частотой напряжения 03 (фиг.2 г и фиг. Зб), вырабатываемого задаю1цим генератором 9, подает их к синхронизирующему входу импульсного источника 10 света, который излучает световые импульсы ср (фиг.2д). В качестве импульсного источника 10 света, например, используется лазер непрерывного действия с электрооптической ячейкой Поккельса. Световые импульсы проходят через поляризатор 11 и падают на образец 3. Азимут поляризации световых импульсов, отраженных от образца 3, изменяется по отношению к азимуту поляризации падающих световых импульсов на угол 1 (фиг.2e), прямо пропорциональный величине мгновенной намагниченности освещенного участка образца 3, причем знак угла «1 меняется с частотой напряжения, вырабатываемого задающим генератором

9. После прохождения через анализатор 12 световые импульсы Ф„(фиг.2 ж) преобразуется фотоприемником 13 в электрический сигнал. Первая гàðìîника 0 1 (фиг. 2 з и фиг. 3 a) этого сигнала с частотой напряжения, вырабатываемого задающим генератором 9, пропорциональна мгновенной намагниченности. Эта гармоника усиливается в предварительном узкополосном усилителе 14 и детектируется синхронным детектором 15 с большой постоянной времени. Медленно меняющееся напряжение U (ôèã.3 в) с выхода синхронного детектора 15 повторяет форму периодического с частотой перемагничивания изменения намагниченности освещенного участка образца 3, но период этого напряжения равен времени регистрации петли гистерезиса; далее оно поступает на Y-вход двухкоординатного регистратора 7, Таким образом, устройство, позволяющее использовать оптическое стробирование, в сравнении с известным магнитооптическим гистериографом обес.— печивает повышение точности в 8-10 раэ, более чем десятикратное расши" рение частотного диапазона работы, а также возможность регистрации частных петель гистереэиса. Реализована чувствительность, позволившая измерять угол магнитооптического вращения при магнитном насыщении в 5 раз точнее и допускающая измерение начальной магнитной проницаемости таких материалов, как ферритовые пленки; расширение частотного диапазона позволяет проводить измерения частотных зависимостей параметров на большем числе материалов, в том числе име" ющих особенности в более высокочастотной области. Оба последние обстоятельства свидетельствуют об увеличении информативности предлагаемого гистериографа по сравнению с известным.

Достигнуто упрощение и удешевление электронного устройства регистрации, выполненного на обычных электронных узлах, где для этой цели, а также для исключения четных гармоник, обусловленных магнитострикцией, используется фактически электронная вычислительная машина, Формула изобретения

Магнитооптический гистериограф, содержащий намагничивающую систему с генератором переменного тока, преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор и приемник излучения, предварительный усилитель и двухкоординатный регистратор, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены задающий генератор, коммутатор, синхронизатор, стробоскопический преобразователь и синхронный детектор, при этом выход предварительного усилителя соединен с Y-входом двухкоординатного регистратора через синхронный детектор, опорный вход которого соединен с выходом задающего генератора, вход синхронизатора и сигнальный вход стробоскопического преобразователя связаны с выходом преобразователя напряженности магнитного поля, выходы синхронизатора через коммутатор, управляющий вход которого связан с задающим генератором, подключены к синхронизируюl щему входу источника света, à X-вход двухкоординатного регистратора подключен к выходу стробоскопического

7 883822 8 преобразователя, опорный вход кото- нен импульсным а предварительный рого соединен с одним из выходов син- усилитель узкополосным. хронизатора. Источники информации, 2. Магнитооптический гистериограф принятые во анима нимание при экспертизе по п. 1, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что источник света в нем выпол- 1972 5 Ф 5 460

У 1 р °

883822

Составитель Е. Данилина

Редактор О. Половка Техред Э.Фечо Корректор Г. Назарова

Заказ !0224/70 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4