Магнитооптический способ регистрации динамических петель магнитного гистерезиса и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01R33/14 

а третий вход - с вторым выходом блока задержки и вторым входом стробоскопического преобразователя, первый и второй входы второго коммутатора соединены соответственно с первым и вторым выходом формирователя импульсов и первым и вторым входами блока задержки, выход второго блока выделения модуля - с вторым входом аттенюатора,, вход первого узкополосного усилителя с входом второго узкополосного усилителя, второй вход второго синхронного детектора -.с выходом второго задающего генератора, выход первого блока выделения модуля с третьим входом блока задержки, вход дифференциатора подключен к первому входу регистратора, второй вход которого , соединен с выходом первого- синхронного детекто ра.

1. Магнитооптический способ регистрации динамических петель магнитного гистерезиса, заключающийся в импульсном освещении образца и регулировании скорости регистрации обратно пропорционально скорости изменения угла вращения плоскости поляризации отраженного светового потока, отличающ И и с я тем, что, с целью повышения точности регистрации, образец освещают дополнительными световыми импульсами, а регулирование, скорости регистрации осуществляют до скорости изменения угла вращения плоскости поляризации дополнительного светового потока. 2. Устройство для регистрации динамических петель магнитного гистерезиса, сорержащее последовательно соединенные генератор переменного тока, блок намагничивания и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные между собой импульсный источник излучения, поляризатор, анализатор и приемник излучения, последовательно соединенные генератор опорного напряжения, аттенюатор, интегратор, компаратор и формирователь импульсов, последовательно соединенные узкополосный усилитель и синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, последовательно соединенные дифференциатор и блок выделения модуля, 8также генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с вторым входом компаратора, а вход - с выходом блока намагничивания и выО ходом стробоскопического преобразос вателя, выход которого соединен с первым входом регистратора, выход приемника излучения соединен с входом узкополосного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повьпяения точности измерений, в устс; ройство дополнительно введены ое последовательно соединенные второй узкополосный усилитель, второй С7 синхронизирующий детектор, второй С дифференциатор и второй блок выделения модуля, последовательно соединенные блок задержки и первый коммутатор, а также последовательно соединенные второй задающий генератор, второй коммутатор и сумматор, при этом выход сумматора соединен с входом импульсного источника излзчения, а второй вход с выходом первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора.

I

Изобретение относится к магнитным измерениям и может, быть использовано для излучения магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков: тонких магнитных пленок, пластин и поверхностных слоев массивных образцов.

Цель предложенного техниг1еского решения - повышение точности измереНИИ.

На фиг. 1 приведена блок-схема; на фиг. 2 - диаграммы формирования напряжений на. блоках, поясняющие работу устройства.

Устройство для регистрации динамических петель, магнитного гистерезиса содержит последовательно соединенные генератор 1 переменного тока блок 2 намагничивания и преобразователь 3 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные между собой импульсньй источник 4 излучени.я, поляризатор 5, анализатор 6 и приемник 7 излучения, последовательно соединенные генератор 8 опорного напряжения, аттенюатор 9, интегратор 10, компаратор 11 и формирователь 12 импульсов, последовательно соединенHLi2 узкополосный усИлитель 13 и синхронный детектор 14, второй вход которого связан с выходом задающего генератора 15. а также последовательно соединенные дифференциатор 16 и блок 17 вьщеления модуля, а. также генератор ,18 пилообразного напряжения, выход которого связан со вторым входом компаратора 11, .а вход - с вькодом блока 2 намагничивания и выходом стробоскопического преобразователя 19, -выход которого соединен с первым входом регистратора 20, выход приемника 7 излучения электрического связан с входом узкополосного усилителя 13, последовательно соединенные второй узкополосный усилитель 21, второй синхронизирующий детектор 22, второй дифференциатор 23 и второй блок 24 вьщеления модуля, после довательно соединенные блок 25 задержки и первый коммутатор 26, последовательно соединенные второй задающий генератор 27, второй коммутатор 28 и сумматор 29, а также образец 30, при этом выход сумматора 29 соединен с входом импульсного источника 4 излучения, а второ вход с выходом первого коммутатора 26, второй вход которого связан с выходом первого задающего генератора 15, а третий вхоД - со вторым выходом блока 25 задержки и вторым входом стробоскопического преобра.зователя 19 первый и второй входы второго коммутатора 28 соединены соответственно с первым и вторым выходом формирователя 12 импульсов и первым и вторым входами блока 25 задержки, выход второго блока 24 выделения модуля - с вторым входом аттенюатора 9, вход первого узкополосного усилителя 13 - с входом второго узкополосного усилителя 21, второй вход второго синхронного детектора 22 - с выходом второго задающего генератора 27, выход первого блока 17 выделения модуля с третьим входом блока 25 задержки, вход дифференциатора, 16 подклю чен к первому входу регистратора 20, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора 14. ПредлагаемьШ способ реализуют с помощью-предлагаемого устройства следующим образом. Генератор переменного тока 1 вырабатывает переменньй ток за данной частоты и , который с помощ блока 2 намагничивания преобразуется в напряженность магнитного прля Н (фиг. 2л), перемагничивающег испытуемый образец 30. В качестве блока намагничивания может использоваться, например, система катушек Гельмгольца или электромагнит, а в качестве генератора 1 переменного т ка, например, усилитель мощности. подключенный к выходу генератора переменного синусоидального напряжения.. С выхода преобразователя 3 напряженности магнитного поля в Электрический сигнал, например образцового резистора, переменное напряжение поступает на вход стробоскопического преобразователя 19 и генератор 18 пилообразного напряЬкения, который вырабатывает пило)образное напряжение с частотой в два раза большей частоты входного напряжения, затем оно поступает на первый вход компаратора 11, а на его второй вход подается медленно нарастающее напряжение .с,выхо да интегратора 10. В момент равенст ва напряжений на входах компаратора 11 на его выходе происходит перепад напряжений, по которому формирователь импульсов 12 поЬчередно вырабатывает на своих выходах импульсы синхронизации иф(фиг. 2,5), Цф (фиг. 2 в), которые следуют с частотой перемагничивания и сдвинуты относительно друг друга на Т. При этом фазовый сдвиг импульсов относительно напряженности магнитного поля медленно меняется и время, за которое этот сдвиг изменяется на 2л , равно времени регистра ции петли гистерезиса. Эти импульсы поступают на входы второго коммутатора 28, который поочередно с часто той Я2 второго задающего генератора (фиг. 2t) подает их на первый вход сумматора 29 0(фиг,24 и через управляемый блок 25 задержк 5 - на входы первого коммутатора 26 (фиг. 2е, f), который поочередно с частотой Я. первого задающего генератора 15 Оз(фиг. 2э) подает их на второй вход сумматора 29UK,(фиг. 2). Таким образом, на, выходе сумматора 29 формируются импульсы Uc (фиг. 2|С), следующие с частотой перемагничивания w , фаза которых с частотой Л, изменяется на J , и опережающие их импульсы, следующие с той частотой w , фаза которых с частотой fl. изменяется ни Л . Этими импульсами управляется импульсный источник 4 излучения. Световые импульсы, вырабатываемые импульсным источником 4 излучения, проходят поляризатор 5 и подают образец 30. Азимут- плоскости поляризации отраженных импульсов изменяется на угол, пропорциональный мгновенной намагниченности образца 30в момент действия импульса, причем углы для иг пульсов, фазы которых сдвинуты на JI f равны поВеличине и противоположны по знаку. Таким образом после анализатора 6 в спектре потока, подающего на приемник 7 излучения, появляются гармоники с частотой Sl и 51 амплитуды которых пропорциональны мгновенному значению угла вращения плоскости поляризаций в материале образца 30 в-моменты времени, сдвинутые друг относительно друга на величину, определяемую управляемым блоком 25 задержки. После преобразования потока излучения в электрический сигнал из него первым узкополосным усилителем 13 выделяется гармоника с частотой Si детектируется первым синхронным детектором 14 и поступает на двухкоординатного регистратора 20. Из этого же сигнала вторым узкополосным усилителем 26 вьщеляется гармоника с частотой S , детектируется вторым синхронным детектором 22, проходит второй дифференциатор 23 и второй блок 24 вьщеления модуля, на выходе которого формируетч:я напряжение, пропорциональное модулю скорости изменения угла вращения плоскрсти поляризации опережающих световых импульсов. Этим напряжением изменяется коэффициент передачи аттенюатора 9, который изменяет напряя ениё, подаваемое от генератора 8 опорного напряжения к интегратору 10, и тем саМьм

регулирует скорость регистрации петли гистерезиса. Величина задержки между импульсами должна быть пропор тшональна скорости регист1)ации. Для этого выходное напряжение стробоскопического преобразователя 19, который управляется импульсами с выхода управляемого блока 25 задержки поступает на Х-вход двухкоординатного регистратора 20 и через первый дифференциатор 16 - на пегэвый блок 17 выделения модуля, на выходе которого ф,ормируется напряжение,

пропор ;инальное скорости регистрации, это напряжение подается на управляемый блок 25 задержки и изменяет величину задержки.

Таким образом, скорость регистра ПИИ петель гистерезиса регулируется по опережающим импульсам, тем самым компенсируется задержка, возника рщая при измерении в узкой полосе частот скорости изменения угла i вращения плоскости поляризации, и повьшаетсЯ точность и производительность измерений.

н

1

Mini It I III I II I

ь ii 111 Ml IIIIIIII,,

fi1I--I

г ...... IL

9 fl I I I I III I П I I M ,

fl 11 I III11 111 11 11.

ж tl I II I II I I Ml IN I,

, II 11II11 I iiii I,

. b flfl I III II11IIII niJULlL n

i

ui, 2