Устройство для измерения радиуса кривизны магнитного поля Советский патент 1984 года по МПК G01R33/05 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к магнит .ным измерительным приборам, и позв ляет измерять радиус кривизны пост янных и импульсных магнитных полей превышающих заданный предел. Известно устройство для определ ния силовых линий магнитного поля, предназначенное для определения то пографии поля осесимметричных или плоских электромагнитных двумерных систем. Оно выполнено в виде двух соосно расположенных концентрических наборов катушек с одинаковым числом витков, один из которых установлен неподвижно относительно исследуемой системы соосно с ней, а другой соединен с механизмом перемещения вдоль оси системы и регистратором положения катушек, причём одноименные концы обоих наборов соединены между собой коммутатором а другие концы включены в цепь индикатора. Устройство позволяет с достаточной точностью измерять ради альные и осевые координаты точек ли НИИ одной и той же напряженности С1 Однако по своему исполнению такое устройство имеет большие размеры и не обладает способностью запоминать информацию, поэтому разрешаю щая способность датчика мала и оно не может быть использовано для измерений в малых объемах и труднодоступных местах. Известен магнитооптический датчи для измерения напряженности магнитного поля, содержащий магнитооптический активный элемент, размещенны между оптическими поляризатором ианализатором, снабженный шкалой отсчета и подложкой, на которой щен магнитооптический активный элемент, а шкала отсчета установлена пов анализатора. Для измерения указанных характеристик магнитного поля магнитооптический активный элемент выполнен в виде двухслойной магнитной пленки с различными средними температурами магнитной компенсации в слоях и с монотонным изменением результирующей намагниченности в каждом слое. Работа устройства основана на яв лении возникновения излома плоской доменной границы на поверхности раз дела между слоями, в результате чего доменная граница принимает вид ступеньки, и изменении ширины этой ступеньки при изменении напряженнос ти магнитного поля действующего нор мально к поверхности датчика. Точность измерения напряженности поля определяется точностью измерения шщэины уширенной области ГЗ}. Известное устройство не позволяет измерять характеристики постоянных и импульсных магнитных полей с достаточным разрешением, в силу использования двухслойной магнитной пленки, имеющей в обоих слоях одинаковое направление оси легкого намагничения. Цель изобретения - повышение разрешающей способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения радиуса кривизны магнитного поля, содержащем мгйгнитооптический активный элемент, расположенный между поляризатором и анализатором и снабженный шкалой отсчета, магнитооптический элемент выполнен в виде двух скрепленных между собой слоев магнитоодноосной пленки с лабиринтной доменной структурой с наклоном оси легкого намагничения относительно нормали к поверхности активного элемента, первый слой которого является зеркальным отображением оси легкого Намагничения второго слоя. На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения радиуса кривизны постоянных и импульсных магнитных полей. Устройство содержит поляризатор 1, магнитооптический элемент 2 в виде двухслойной магнитной пленки , вырезанной из монокристалла или выращенной, например, методом жидкофазной эпитаксии на монокристаллической подложке, анализатор 3, шкалу 4. Активный элемент расположен между анализатором и поляризатором, скреплены любым клеем, не нарушающим магнитооптические свойства устройства, а шкала приклеивается на анализатор. Оба слоя магнитооптического активного элемента характеризуются углом наклона оси легкого намагничения относительно нормали к поверхности элемента, который выбирается в зависимости от диапазона измерения радиуса кривизны. Предельный угол наклона определяется областью существования лабиринтной доменной струкуры в отсутствии внешних полей для используемого магнитооптического маериала. Устройство основано на использовании эффекта однородного зарождения оменной структуры в одноосной магнитной пленке. Зарождение доменной структу11Ы, сосоответствующее однородному зарождению, происходит при перемагничивании образца магнитным полем перпеникулярно его легкой оси. В этом случае доменная структура состоит из равнополярных доменов одинаковой площади, но резко отличается от лабиринт ной доменной структуры. Устройство работает следующим обра зом,, Прй действии на датчик магнитного оля, превышающего заданный предел (определяемый магнитными свойствами датчика), происходит однородное зарождение доменной структуры в том объеме датчика, где направление касательной к силовой линии и оси легкого намагничения взаимно-перпендикулярно. Нижний предел исследуемого магнитного поля определяется минимальным значением поля одноосной анизотропии, при которой существует лабиритная доменная структура, В виду разной ориентации оси легкого намагничения в каждом слое датчика, зоны однородного зарождения возникают на расстоянии J друг от друга. Это расстояние зависит от радиуса кривизны поля в плоскости, проходящей через ось легкого намагничения обоих слоев, и угла наклона V оси легкого намагничения относительно нормали к пленке. Fla чертеже видно, что .расстояние 1 есть хорда, стягивающая дугу .окружности с центральным углом 24 и радиусом R. Следователь но, радиус кривизны измеряемого поля в заданной плоскости определяетс по формуле Формула получена в приближении, что R h, где h - толщина одного слоя датчика. При измерении в малых объемахможно считать, что поле имеет центральную симметрию. При измерении радиуса кривизны маг нитных полей по шкале фиксируется местоположением зон однородного зарождения в каждом из слоев датчика, соответ ствующее определенному значению радиуса кривизна магнитного поля. Пределы измерения величины радиуса кривизны магнитных полей цпределяются размерами активного элемента 2 и углом наклона оси легкого намагничения к нормали элемента. Точность измерения определяется точностью измерения расстояния между зонами однородного зарождения в слоях активного элемента и может быть весьма высокой за счет использования методов оптической микроскопии. Для исследования структуры неоднородных магнитных полей широко используются фигуры Биттера, индукционные, магниторезисторные датчики, датчик Холла. Однако, если необходимо построить векторное распределение поля, создаваемое объектом малых размеров (например, постоянным микромагнитом, токовой аппликацией, зазором магнитной ), то разрешающая способность перечисленных датчиков оказывается недостаточной. Предлагаемое устройство может быть использовано при измерении радиуса кривизны магнитных полей в магнитных системах, в которых к точкам измерения затруднен обычными методами, при этом полученная информация о радиусе кривизны измеряемого поля может сохраниться в устройстве неограниченное время. Магнитооптическая визуализация с помощью предлагаемого устройства позволяет эффективно исследовать распределения произвольных пространственно неоднородных магнитных полей, контролировать магнитные }сарактеристики роторов из постоянных магнитов в микроминиатюрных двигателях с достаточной разрешающей способностью устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее магнитооптический активный элемент, расположенный между ndляризатором и анализатором и снабженный шкалой отсчета, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, магнитооптический элемент выполнен в виде двух скреплен ных между собой слоев магнитоодноосной пленки с лабиринтной доменной структурой с наклоном оси легкого намагничения относительно нормали к поверхности активного элемента, первый слой которого является зеркальным отображением оси легкого намагничения второго слоя. (Л 00 м G5 СО