Магнитооптический гистериограф

Магнитооптический гистериограф

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и)998988

OllHCAHME

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистическик

Республик

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23 09 81 (2l) 3338408f 18«2 1 с присоединением заявки М (233Приоритет

Опубликовано 23.02.83. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 23.02.83 (53)M. Кл.

Я; 01 Й ЗЗ/12

Гееуааретвелмй камлтет

СССР (53) >АК e2 i.017. .44 (088.8) лв илам лэааратеанй и атермткй (72) Авторы изобретения

В. Б. Архангельский, С, Ф. Глаголев, B. A. Панов, Н. А. Симонянп и М. М Червинский " "

1, !, ° ° ° ° °

3 . РХ."

----"-... Жуков, (71) Заявитель (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к магннтоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регнстрапии динамической петли гистерезиса, основанным на эффектах Керра и Фарадея, и может быть использовано для изучения магнитных свойств макрои микроучастков обраэпов различных классов ферромагнетиков.

Известен магнитооптический гистериограф, основанный на эффекте .Керра, содержащий источник излучения, поляризатор, намагничиваюшую систему для пере° магничивания образца с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, генератор переменного тока, анализатор, приемник излучения, предварительный широкополосный усилитель, двухкоординатный регистратор g 1$ .

2о

Однако такой магнитооптический гистериограф характеризуется низкой точностью и ограниченным частотным диапазоном.

Известен также магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, намагничиваюший блок, преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, обшую шину, а также синхронизатор, и стробоскопичес.кий преобразователь, входы которых подключены к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, импульсный источник излучения, оптически связанный с поляризатором и намагничиваюшим блоком, а также с. анализатором и первым приемником из-, лучения, первый узкополосный усилитель, выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора, синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя, выходом подключенного к первому входу двухкоординатного регистратора (2 j .

Не цостатком панного магнитооптического гистериографа является низкая точность.

98988 4 синхронного детектора, выход задающего генератора соединен с вторым axopoì синхронного детектора а также через прерыватель, другим входом соединенный с выходом синхронизатора, подключен к входу источника излучения, второй выход анализатора через второй приемник излучения подключен к входу управляемого предварительного усилителя.

1р. Кроме того, анализатор выполнен двухлучевым, На фиг, 1 представлена схема магнитооптического гистериографа; нв фиг. 2диаграммы формирования сигнала.

В магнитооптическом гистериографе, генератор 1 переменного тока присоединен к намагничивающему блоку 2 с образцом, Бель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, нвмагничиввющий блок. преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, а также синхронизатор и стробоскопический преобразователь, входы которых подключены к преобразователю напряженности магнитного поля. в электрический сигнал, импульсный, источник излучения, оптически связанный с поляризатором и намагничиваюшим блоком, а также с анализатором и первым приемником излучения, первый узкополосный усилитель, выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора, синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя, вы-, ходом подключенного к первому входу двухкоординатного регистратора, введе-ны прерыватель, задающий генератор,,предварительный усилитель, управляемый предварительный усилитель, второй при-. емник излучения, второй синхронный детектор, второй узкополосный усилитель, суммарный усилитель, дифференциальный усилитель, модулятор-компенсатор с компенсационной и модуляционной обмотками, шунт, генератор модуляционного тока, усилитель постоянного тока, причем выход первого приемника излучения через предварительный усилитель подключен к первым входам дифференциального усилителя и суммарного усилителя, вторые входы которых подключены к выходу управляемого предварительного усилителя, управляющий вход которого через второй синхронный детектор соединен с выходом генератора модуляционного тока, и с модуляционной обмоткой модулятора-компенсвтора, оптически связанного с нвмагничивающим блоком и внв» лизатором, другой вывод модуляционной обмотки соединен с общей шиной, второй вход второго синхронного детектора через второй узкополосный усилитель подключен к выходу суммарного усилителя, выход дифференциального усилителясоединен с входом первого узкополос- ного усилителя, второй, вход двухкоординатного регистратора через шунт соединен с общей шиной, а через последова- тельно соединенные компенсационную обмотку модулятора-компенсвтора и усилитель постоянного тока — с выходом

2$ зр

3S ар

4$

3 и преобразователем 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал.

Выход преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал связан с входом синхронизатора 5 и сигнальным входом стробоскопического преобразователя 6, к выходу которого присоединен Х-вход двухкоординатного; регистратора 7; выход задающего генератора 8 присоединен к управляющему входу прерывателя 9 и к опорному входу

i.àðâîãî синхронного детектора 10, сигнальный вход которого через первый узкополосный усилитель 11 и дифференциальный усилитель 12 подключен к выходам предварительного усилителя 13 и управляемого предварительного усилителя 14, а,выход через усилитель постоянного тока 15 - к компенсационной обмотке модулятора-компенсаторв 161 шунт 17 которого присоединен к Ч -входу двухкоординатного регистратора 7. Выход генератора 18 модуляционного тока подключен к модуляционной обмотке модулятора-компенсатора 16 и к опорному входу второго синхронного детектора 19, сигнальный вход которого через второй узкополосный усилитель 20 и суммарный усилитель 21 соединен с выходами предварительного усилителя 13 и управляемого предварительного усилителя 14, а выход - с управляющим входом управляемого предварительного усилителя 14.

Выход синхронизатора 5 подключен к опорному входу стробоскопического преобразователя 6 и через прерыватель 9к синхронизируюшему входу импульсного источника 22 излучения, который оптически связан через поляризатор 23, образец 3, модулятор-компенсвтор 16 и анализатор 24 с приемниками 25 и 26 излучения, прис оеди не иным и к предвари88 4 ческой ячейкой Поккельса. Зти импульсы проходят через поляризатор 23 и падают на образец 3. Азимут поляризации импульсов излучения, отраженных от образца, изменяется по отношению к азимуту поляризации падающих импульсов на угол, пропорциональный величине мгновенной намагниченности Г (фиг. 2д ) освещенного участка образца. Далее импульсы излучения проходит через азимутальный модулятор-компенсатор 16, в качестве которого может использоваться магнитооптическая ячейка Фарадея, модуляционная обмотка которого питается от генератора 18 модуляционного тока, в качестве которого мажет испольэовать» ся усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного напряжения. После прохождения через анализатор 24 импульсы излучения преобразуют приемниками 25 и 26 излучения s электрические сигналы,. которые поступают на предварительный усилитель 13 и управляемый предварительный усилитель

14. Первая гармоника 0 ; ((фиг. 2e )напряжения на выходе суммарного ycwa-. теля 21 с частотой сигнала О - фиг.24 вырабатываемого генератором 18 модуляционного тока, пропорциональна разности чувствительности приемников. 25 и 26 излучения. Зта гармоника усиливается вторым узкополосным усилителем

20 и детектируется вторым синхронным детектором 19, Его выходное напряжение изменяет коэффициент передачи управляемого предварительного усилителя таким образом, чтобы напряжение первой гармоники стремилось к нулю, тем самым обеспечивается равенство чувствительности обоих приемников 25 и 26 излучения с предварительным усилителем, Первая. гармоника Ц (фиг. 2 э) напряжения U0(ôèã. 2и ) на выходе дифференциального усилителя 12 с частотой, вы рабатываемой задающим генератором 8, пропорциональна мгновенной намагниченности, Зта гормоника усиливается первым узкополосным усилителем 11 и детектируется первым синхронным детектором 10. Напряжение с выхода первого синхронного детектора 10 через усиди« тель постоянного тока 15 поступает на компенсационную обмотку азимутального модулятора-компенсатора 16. Зта обмотка.включается таким образом, чтобы поворот плоскости поляризации и рабочем теле магнитооптической ячейки Фарадея был равен по величине с точностью до статической ошибки и противоположен

S -- . 9989 тельному усилителю 13 и управляемому . предварительному усилителю 14.

Магнитооптический гистериограф работает следующим образом.

Генератор 1 переменного тока вырабатывает ток заданной частоты, кото-., рый с помощью намагничивающего блока

2 преобразуется в напряженность перемагничивающего поля Н (фиг. 2 а), перемагничивающую испытуемый образец 30

3. В качестве намагничиваюшего блока

2 используется например, система катушек. Гельмгольца или электромагнит, а в качестве генератора 1 переменного тока; - усилитель мощности, подключен- Ю ный к выходу генератора переменного синусоидального напряжения. С выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, например образцового резистора, перемен-20 ное напряжение поступает на вход синхронизатора 5, который вырабатывает импульсы синхронизации 0 (фнг. 2 б) с большой скважностью и частотой, равной частоте входного напряжения, причем фа- 2S зовый сдвиг импульсов синхронизации по о тношению к входному напряжению медленно и монотонно изменяется. Время, в течение которого фазовый сдвиг о изменяется на 360, соответствует вре- З0 мени регистрации полной петли гистереэиса. С.выхода синхронизатора 5 импульсы поступают на опорный вход . стробоскопического преобразователя 6, который преобразует сигнал с выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал в медленно меняющееся напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению напряженности магнитного поля в момент действия импульса синхронизацйи. Таким образом, выходное напряжение стробоскопического преобразователя 6 повторяет форму, входного напряжения, но период выходного напряжения равен времени регистрации петли гистерезиса. Палее это напряжение поступает на Х«вход двухкоординатного регистрато- . ра 7. Кроме того, с выхода синхронизатора 5 импульсы поступают на прерыва50 тель 9, который формирует скачки импульсов, следующие с частотой сигналов .

О г (фиг. 2 в), вырабатываемых задающим генератором 8, под действием которых импульсный источник 22 излучения излучает световые импульсы ф (фиг, 2г).

В качестве импульсного источника 22 излучения мо жет использоваться лазер непрерывного действия с электроопти7 9 по знаку повороту плоскости поляризации импульсов излучения за счет мгновенной намагниченности образца Г . Таким образом, ток в компенсационной обмотке прямо пропорционален мгновенной намагниченности образца. Напряжение, пропорциональное току компенсации сни мается с шунта 17 и пбдается на Y— вход двухкоординатного регистратора 7, Таким образом, осуществляется компенсационный способ регистрации с использованием амплитудной модуляции и двухлучевой оптической схемы, не чувствительной к двупреломлению в образце и рабочем теле модулятора-компенсатора, и тем самым достигается повышение точности измерений. ° формула изобретения

1. Магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, намагничиваюший блок и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, а также синхронизатор и стробоскопический преобразователь, входы которых подключены к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, импульсный источник излучения, оптически связанный с поляризатором и намагничивающим. блоком, а также с анализатором и первым приемником излучения, первый узкополосный усилитель выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора, синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя, выходом подключенного к первому входу двухкоординатного регистратора, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены прерыватель, задающий генератор, предварительный усилитель, управляемый предварительный усилитель, второй приемник из.лучения, второй синхронный детектор, второй узкополосный усилитель, дифференциальный усилитель, модулятор-компенсатор с компенсационой и модуляционной

98988

8 обмотками, шунт; генератор модуляционного тока, усилитель, постоянного тока, причем выход первого приемника излучения через предварительный усилитель подключен к первым входам дифференциального усилителяи суммарного усилителя, вторые входы которых подключены к выходу управляемого предварительного усилителя, управляющий вход которого

10 через второй синхронный детектор соединен с выходом генератора модуляционно. го тока и с модуляционной обмоткой модулятора-компенсатора, оптически связанного с намагничиваюшим блоком и ана15 лизатором, другой вывод модуляционной обмотки соединен с общей шиной, второй вход второго синхронного детектора через второй узкополосный усилитель подключен к выходу суммарного усилителя, выход дифференциального усилителя соединен с входом первого узкополосного усилителя, второй вход двухкоординатного регистратора через шунт соединен с общей шиной, а через последовательно д соединенные компенсационную обмотку модулятора-компенсаторе и усилитель постоянного тока — с выходом синхронного детектора, выход задающего гене-. ратора соединен с вторым входом синхронного детектора, а также через прерыватель, другим входом соединенный с выходом синхронизатора, подключен к входу источника излучения, второй выход анализатора через второй приемник излучения подключен к входу управляемого

35 предварительного усилителя..

2. Гистериограф, по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, анализатор выполнен двухлучевым.

4О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глаголев С. Ф. Червинский М . M .

Магнитополяриметр Керра для определения локальных динамических магнитных

45 характеристик. Труды метрологических институтов СССР, 1979, вып. 233 (293) с. 31-35.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2879685, кл. Cj 01 R 33/12, 11.02.80.

998988

ВНИИПИ За кае 1150/69 Тираж 708 Подписное

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