Устройство для контроля цилиндрических магнитных пленок Советский патент 1983 года по МПК G01R33/12 

Иэовретеиие относится к магнитным измерениям и может быть исполь.зовано для контроля цилиндрических магнитных пленок и других материалов с npho выраженной магнитной анизотропией, например пермаллоевы проволок.

Известны устройства для контроля цилиндрических магнитных пленок, содержащие генератор прямоугольных импульсов., перемагничивающую обмотку и блок регистрации, подключенный к тонкопленочному сердечнику.

Принцип действия данных устройств основан на измерении амплитуды импульсов ЭДС, возникающих на концах пленки при импульсном перемагничивании последней.;).

Однако при импульсном перемагничивании дефекты и изменения структуры материала пленки часто не обнаруживаются.

.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ycTgoflcTBo для контроля цилиндрических магнитных пленок, содержащее .последовательно: соединенные генератор переменного тока и перемагничивающую обмотку, а также последовательно соединенные измерительную обмотку и блок регистрации.

Принцип действия устройства основан на циклическом перемагничивании пленки с относительно невысокой частотой и одновременной регистрации ЭДС от скачков Баркгаузена. По в,еличине ЭДС и другим ее параметрам судят о качестве пленкиC2J.

Однако известному ухзтррйству свойственна неудовлетворительная достоверность контроля, несмотря на высокую чувствительность эффекта; Баркгаузена к структурным изменениям .материала. Объясняется зто тем, что при циклическом перемаГкичивании синусоидальным или пилообразным током длительность шумовой ЭДС от скачков Баркгаузена составляет менее одной десятой периода перемагничивания. Измерение же параметров случайного сигнала с такой большой скважностью приводит к погрешностям порядка lS-20%. Уменьшение амплитуды перемагничивающего тока хотя и позволяет уменьшить скважность ЭДС, в то же время значительно уменьшает величину ЭДС. Кроме того, при этом возрастают погрешности, обусловленные влиянием внетаних магнитных полей.

Цель изобретения - повышение точности контроля. .

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля цилиндрических магнитных пленок, содержащем последовательно соединенные генератор переменного тока и перемагничивающую обмотку, а также последовательно соединенные измерительную обмотку и блок регист- рации, генератор переменного тока выполнен в виде последовательно соединенных управляемого генератора 5 эталонного напряжения, управляемого делителя жапряженияи интегратора, а также двух пороговых элементов, выходы которых подключены, к выходу инте.гратора, и логическо0 го элемента,входы которого соединены с выходс1ми первого и второго пороговых .элементов, а выход - с вторым входом управляемого делителя напряжения, выход первого поро5 гового элемента подключен к входу генератора эталонного напряжения, выход интегратора соединен с выхог дом генератора переме.нного тока, а выход логического элемента соединен с входом стробирования блока рег истрации.

Кроме того, пороговые элементы выполнены в виде триггеров Шмитта с симметричной гистерезиеной характеристикой .

Логический элемент выполнен в виде сумматора по модулю 2.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2- временные диаграммы, иллюстрирующие

0 принцип действия устройства.

; Устройство (фиг. 1)содержит последовательно соединенные интегратор 1, управляемый делитель 2 напряжения-, пороговые элементы 3 и 4, генератор

5 5 эталонного ,1апряжения, логический элемент 6, перемагничивающую обмотку 7, контролируемый тонкопленочный сердечник 8, измерительную обмотку 9 и блок 10 регистрации. Генера0 тор 5 эталонного.напряжения, делитель 2 напряжения и интегратор 1 соединены последовательно. .Входы пороговых элементов3 л 4 подключены к выходу интегратора ,1, .а выходы j к логическому элементу б, выход которого сосгдинен с управляющим входом делителя 2 напряжения. Кроме того, .управляющий вход генератора 5 эталонного напряжения подключен к выходу порогового элемента 3, а выход интегратора 1 подключен к перемагничивающей обмотке 7. Наконец, выход логического элемента б подключен к стробирования блока 10 регистрас ™

э Пороговые элементы 3 и 4 выполнены в виде триггеров 1А1итта с сиьФ1етричной гистерезисной характеристикой, а логический элемент б - в виде сумматора по модулю 2, формирующего

0 выходной уровень i при нечетном числе единичных уровней на входах.На осциллограммах (фиг. 2) пред.cтaвлeнo:U,(t) - выходной сигнал порогового элемента 3; ) - выход5 ной сигнал порогового элемента 4; U,(t) - выходной сигнал логического элемента 6; ) - выходной сигнал генератора 5 эталонного напряжения; Uj(t) - выходной сигнал делителя 2 напряжения; U(t) - выходной сигнал интегратора 1; U-j(t) - сигнал, снимаемый с измерительной обмотки 9; U| (t) - тот же сигнал после стробирования в блоке 10 регистрации. Устройство работает следующим образом. В момент включения устройства , на выходе генератора 1 существует некоторое отрицательное напряжение, причем порог срабатывания элемента 3 по модулю больше это го напряжения, а порог срабатывани элемента 4 меньше. Тогда на выходе (Элемента 3 будет некоторый уровень , а на выходе элемента 4 - уро вень О (сигналы U (t) и U 2(t) на фиг. 2). Поскольку эти сигналы поступают на сумматор по модулю 2 - логический элемент б, то на его вых де будет уровень - U3(t). Генератор 5 эталонного напряжения при вырабатыуправляющем уровне. вает напряжение отрицательной, а при положительной полярности (U(t) на фиг. 2). Управляемый делитель 2 напряжения имеет две ступени. Уровню О на управляющем входе соответствует высокий коэффиент передачи, а уровню IT - низкий коэффициент передачи. Таким обр зом, в момент на входе интеграт ра 1 будет присутствовать некоторый небольшой уровень положительного, на пряжения - U5(t). Поскольку интегра тор 1 инвертирует сигнал, то его вы ходное напряжение по модулю будет возрастать. Когда отрицательное напряжение на выходе интегратора 1 станет равным уровню срабатывания элемента 3, изменится полярность выходного сигнала генератора 5 эталонного напряжения (U(t), а на выходе логического элемента б уровень изменится с 1 jja О , вследствие чего увеличится коэффициент передачи делителя 2 напряжения. Таким образом, в момент времени t (фиг. 2) напряжение на выходе интегратора 1 по модулю возрастетJ, а знак его изменится. Поэтому выходное напряжени 1 1нтегратора 1 начнет изменяться со сравнительно большой скоростью в ст рону положительных значений.. В момент времени t. срабатывает элемент 4,в результате чего уровень с его выхода изменяет выходно сигнал логического элемента 6 с О на . Поэтому коэффициент передачи делителя 2 напряжения снова уменьшается, а, следовательно,умень шится и скорость изменения выходного сигнала интегратора 1 (U(t)). В момент времени t срабаты ает элемент 3, напряжение на выходе генератора 5 этсшонного напряжения U. (t) меняет знак, и выходное напряжение. интегратора 1 снова начинает уменьшаться со сравнительно большой скоростью, поскольку коэффициент передачи делителя 2 возрастает и т.д. В результате на выходе интегратора 1 формируется характерный сигнал Ufc(t ), который поступает на перемагничивающую обмотку 7. Сердечник 6 перемагничивается и в измерительной обмотке 9 индуцируется сигнал U(t). Гармоники частоты перемагничивания в первом приближении компенсируются секционированием измерительной обмотки 9. В блоке 10 регистрации осуществляется измерение характеристик ЭДС от скачков Баркгаузена, например действующего значения или среднего числа выбросов. По результатам измерения судят о качестве контролируемого тонкоггленочного сердечника 8. Повышение точности контроля достигается за счет повышения точности измерения характеристик ЭДС от скачков .Варкгаузена, обусловленного уменьшение .скважности ЭДС. Время, в течение которого намагничивающий сигнал отсутствует, значительно сокращается. Это возможно лишь при вполне определенном режиме работы устройства. В частности, уровни срабатывания триггеров пороговых элементов 3 и 4, постоянная интегратора 1 и коэф.фициенты передачи делителя 2 напряжения выбираются на основу следующих соображений. Во-первыхf амплитуда напряженности перемагничивающего поля должна быть равна средней величине напряженности, при которой заканчиваются скачки Варкгаузена. Во-вторых, напряженг ность поля в моменты формирования переднего фронта сигнала 0(1),например t2 ,должна быть равна средней напряженности поля, при КОТОРОЙ начинс1ют :я скачки Варкгаузена. В-третьих, скорость изменения выг ходного сигнала интегратора 1 на пологих участках выбирается из условия максимума интенсивности ЭДС от скачков Варкгаузена. Наконец, скорость изменения выходного сигнала интегратора 1 на крутых участках выбирается максимально возможной, при которой интегратор 1 еще работает в нормальном режиме, т.е. обеспечивает формиЕювание линейных участков сигнала. При выполнении вышеуказанных требований ЭДС от скачков Баркгаузена будет занимать по длительности интёрвал,.. почти равный полупериоду перемагничивания (практически скважность равна 1,1-1,2), а величина

ЭДС будет максимальной. Это достигается за счет уменьшения нерабочего интервала времени когда скачки Баркгаузена отсутствуют (например участок на фиг. 2). При перемагничивании обычным (генераторам синусоидального или пилообразного тока ЭДС приемлемой величины может быть получена лишь со скважностью 8-10. Точность измерения ее характеристик в первом случае будет выше при случайном характере сигнала.

Ввиду большой скорости перемагиичивания при формировании крутых участков выходного сигнала интегратора 1 на зажимах иэмерительной обмотки 9 (фиг. 1) возникает значительная импульсная помеха. Вследствие широкого спектра помехи последняя не компенсируется даже при секционировании измерительной обмотки 9. Для устранения влияния этой помехи на работу блока 10 регистрации целесообразно соединить выход логического элемента 6 с входом стробирования блока 10 регистрации. При этом во время формирования крутого участ«I

с выхода логическока уровень

го элемента б запрещает регистрацию сигнала в блоке 10 регистрации.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ . ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК, содержащее последовательно соединенные генератор переменного тока и перемагничивающую обмотку, а также ,последовательно соединенные измери тельную обмотку и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, генератор переменного тока выполнен в виде последовательно соединенных управляемого генератора эталонного напряжения, управляемого .делителя напряжения и интегратора, а также двух пороговых, элементов входы которых подключены к выходу интегратора, и логического элемента, входы которого соединены с выходами первого и второго пороговых элементов, а выход - с вторым входом управляемого, делителя напряжения, выход первого порогового элемента подключен к входу генератора .эталонного напряжения, выход интегратора соединен с выходом генератора переменного тока, а выход логического элемента соединен с входом стробирования блока регистрации. 2. Устройство по п.1, о т л и- . чающееся тем, что пороговые элементы выполнены в виде триггеров и литта с симметричной гистереэ иеной характеристикой. 3. Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что логический элемент выполнен в виде сумматора по.модулю 2. 4 О Ч to bD

I

ffi(t)

г

ф1/г.2.