Устройство для контроля неоднородных магнитных полей миниатюрных постоянных магнитов Советский патент 1984 года по МПК G11C11/14 G01R33/12 

Изовретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано при про изводстве прецизионных магнитоэлектрических преобразователей с постоянными магнитами, а также для визуа; лизации и топографированйя неоднородных магнитных полей. Известно устройство для автоматической записи топографии магнитных полей, содержащее измерительный зонд с магнитометрическим датчиком Холла координатное устройство, двухканальный зкстремальный регулятор шагового типа и блок управления координатным устройством ij . Устройство позволяет контролиро вать степень рассогласования геометрической и магнитной оси (магнитную асимметрию) достаточно больших по объему магнитов. Однако при контроле миниатюрных постоянных магнитов погрешность измерений резко возрастает ввиду сравнимости размеров датчика и магнита. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля неоднородных магнитных полей в доманосодержащих магнитных материала, 6одержащее оптически связанные источник параллельного пучка света, поляризатор, анализатрр и фотоприемник, а также блок формирования магнитного поля, направленного вдоль оптической оси устройства з . К недостаткам известного устройства относится трудность количествен ной оценки напряженности и пространственного распределения полей рассея якйя от непрозрачных магнитных мате риалов, не обладаквдих выраженными магнитооптическими свойствгьми, например, постоянных магнитов. Цель изобретения - повышение точности и надежности . контроля неоднородных магнитных полей путем расшире ния класса контролируемых параметров Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля неоднородных магнитных полей мини.атюрных постоянных магнитов, соДержа ,|цее оптически связанные источник параллельного пучка света, поляризатор, анализатор и фотоприемник, и блок формирования управляющего магнитного поля, направленного вдрль оптической оси устройства, содержит магнитооптический пленочный датчик, расположенный между поляризатором и анализатором и ориентированный перпендикулярно оптической оси устройства. Магнитооптический пленочный датчик может быть выполнен в виде маг нйтоодноосной зпит.аксиальной пленки В -содержащего феррограната, На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 и 3-визуализированное изображение полей миниатюрного постоянного,магнита. Устройство для контроля неоднородных магнитных полей миниатюрных постоянных агнитов содержит источник 1 параллельного пучка света, поляризатор 2, блок 3 формирования управляющего магнитного поля,магнитооптический пленочный датчик 4, выполненный, например, в виде магнитоодноосной эпитаксиальной пленки В -содержащего феррограната, у поверхности которого помещают исследуемый миниатюрный постоянный магнит, анализатор 5 и фотоприемник 6. Поскольку магнитооптический пле. ночный датчик выполняется из магнитного материала с ярко выраженными магнитооптическими эффектами, то доменная структура в нем, перестраиваемая в соответствии с распределением исследуемого поля миниатюрного постоянного магнита, при наблюдении в поляризованном свете обладает высоким оптическим контрастом и может быть визуализирована, например, путем вывода на телевизионный экран. По конфигурации доменной структуры, образующейся при воздействии на датчик поля магнита и однородного магнитного поля HO, делаются выводы о распределении исследуемого неоднородного магнитного поля и качестве магнита. Если датчик является одноосная пленка Bj -содержамего феррограна- та, то при отсутствии пространственно однородного поля HQ доменная структура в гранатовой пленке испыгтывает воздействие только нормаль- ной к плоскости пленки составляющей П., поля миниатюрного магнита и перестраивается в точном соответствии с пространственным распределением этого поля, причем границы между доменами противоположного знака соответствуют переходу через нуль нор мальной составлявдей поля И( . Приложение пространственно однородного поля HO вдоль нормали к гранатойой пленке приводит к расширению энергетически выгодных доменов (в которых направление вектора намаГнич енности совпадает с направлением однородно го поля) за счет энергетически невыгодных. Новому положению доменных границ соответствует значение нормальной составляющей поля Hj , равное по величине и противоположное по знаку полю HQ, . Таким образом, фиксируя координаты доменных границ в функции от значения поля Нд можно построить топограмму нормальной составля1шчей поля исследуемого миниатюрного магнита. Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света от источника 1, пройдя через поляризатор 2, становится линейно поляризованным и падает на магнитооптический пленочный датчик 4. После прохЬяздения через датчик свет модуУги- 5 руетсяпо фазе доменной структурой, сформированной в датчике под действием полей от магнита и пространственно однородного поля. Далее анализатором 5 фазовое распределение Пре- О образуется в распределение интенсивности в световом пучке. В результате на фотоприемник {фотопластину, телеэкран и т.д.) проецируется светокойтрастиое изображение доменной 15 структура в датчике 4, на котором границы между областями с различным яркостным контрастом соответствуют изолиниям визуализируемого поля -И. Визуализацию поля Hj можно вес- 20 ти в геометрии ртражения на основе двойного эффекта Фарадея. В такой геометрии в отличие от изображенной на фиг. 2, магнит не затеняет части доменной структуры датчика. 25

Для устранения эффективной коэрцитивиости,. способной исказить, конфигургщи) д оменной структуры в материале датчика, егй можно дополнительно подвергнуть непродолжительному воз- ,« действии.переменного магнитного поля (одновременно с полем Н и Н), что значительно повышает точность визуализации распределений.

Меняя с заданным шагом поле И, можно получить набор изолиний поля - Hj в плоскости датчика. Совокупность таких изолиний для данной плоскости представляет собой Tonorpai y составляющей поля магнита, нормальной к плоскости пленки. Удаляя с заданным 1вагом,магнит от датчика вдоль2 -коорНаты (фиг. 10) и повторяя описанную процедуру измерения, можно построить . топ6грам вл для соответствующего на бора плоскостей. Для получения топо- 45 граИвл составляняаих вектора поля маги та отличных от Hj , магнит ориенти так, чтобы соответствующая составлякщая поля была ортогональна ; плоскости гранатовой пленки, и повто-50 ряют процедуру топографирования. По полученным топограммам делается за-.. ключение о качестве миниатюрных магнитов/ нарушениях технологический ехжмов П1Я1 их изготовлении. 55

Устройство позволяет получить объмные топограммы поля. Для этого атчик 4 может быть выполнен с несколькими параллельными Феррогранат 5выми пленками, разделенньши прозрачными немагнитными слоями. В этом случае на фотоприемнике наблюдается совокупность изолиний нормальной составляющей поля магнита, соответствующих нескольким плоскостям, в которых расположены гранатовые пленки.

Устройство позволяет измерять переменные поля от миниатюрных электромагнитов, магнитнь1Х головок к др

На фиг. 2 и 3 приведены топограммы полей от миниатюрного постоянного магнита тороидальной формы из сплава S m СО5 t намагниченного вдоль нормали к оси симметрии (вдоль X оси). На фиг..2 внутренней замкнутый контур соответствует изолинии , наружный Н4 0, 2 «0,5 мм (поляризатор и анализатор скрещены). На Фиг.З внутренней контур.; соответствует изолинии П, с -HO 1003, наружный -Н, -HQ ГООЭ,,5 мм.

S

Предлагаемое устройство может быть использовано для отобраковки магнитов, и частности роторов шаговьюс дви гателей в часовых Механизмах, величина и распределение намагниченности в которых не соответствует условию достижения нужного магнитного момен;та. ЛюШзе отклонения направления намагниченности в роторе 6т заданной ориентации (вдоль нормали -к оси симметрии) f раа«о как и любая неоднородность распределения иамагниченйости в объеме ротора, а такж |1арушение его геометрической фор№1, ведут к искажению визуализируемых изолиний полей. В результатеоткрывается возможность визуальной, либо автоматической -отбраковки роторов, качество которых ниже допустимых пределов.

Япй удобства фотоприемник 6 может быть вшюлнен в виде телевизионной установки, на видиконе которой устанавливается двумерная измерительная шкала-маска. Автоматическая отбраковка может, в частности осуществляться методом оптической льтрации спомощью Непрозрачных масок, установленных на фотоп жемнике, телеэкране, либо в плоскости пленоч ного датчика полей от ирспеяуемых ;миниатюрных магнитов и низкая точность измерения поля из-за соизмери:мости размеров датчика и магнита, что не позволяет получить исчерпывгиощую информацию о его качестве.

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ МИНИА ТЮРШЛХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ, содержащее о Г1тически связанные источник параллельного пучка света, поляризатор, анализатор и фотоприемник, и блок формирования управляющего магнитного поля, направленного вдоль оптической оси устройства,, от я и-, чающееся тем. что, с целью повьаиения точности и надежности контроля неодкородных магнитных полей путем расширения класса контролируеRffijx парешетроа, оно содержит магнитооптический пленочный датчик, расположенный между поляризатором и аналн-д затором и ориентированный перпенди- «а кулярно оптической оси устройства, 2. Устройство по п. 1, о т л и . C/J чающее с я тем, что.магнитоопти Т, ческий пленочный датчик выполнен в Cm виде магнитоодноосной эпитаксиальной пленки Bi, -содержащего феррограната, 5