Устройство для измерения магнитных характеристик магнитожестких покрытий Советский патент 1986 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при определ.ении магнитных параметров магнитных лент и магнитных дисков.

Цель изобретения - повьшение точности измерений и расиирение функциональных возможностей измерительного устройства путем исключения несоот- ветствня измеряемого магнитного поля магнитно№у потоку и обеспечения постоянного коэффициента потокосцеп- Л8НИЯ участка покрытий с измерительной катушкой.

. 1 изображена структурная схема устройства, где показано относительное расположение измерительной и намагничивающих катушек; на фиг, 2 (а5 б) соответственно распределение перемагничивающего поля (в один из моментов времени t) Б плоскости витков измерительной катушки и направления вектора индукции в области магнитного покрытия, расположенной под измерительной катушкой ,

Устройство для измерения магнитных характеристик магнитножесткш. покрытий (фиг.1) состоит из пары прямоугольных перемагничивающих катушек 1S включенных встречно между собой и последовательно с измерительным резистором 2 в цепь генератора 3 периодической последовательности разнополярных импульсов тока, измерительной катушки 4, выполненной в виде плоской прямоугольной рамк:и и расположенной на контролируемом образце 5 Б плоскости симметрии системы катушек 1р параллельной плоскостям витков обмоток этих катушек, причем середина одной из сторон измерительной катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии системы катушек 1. Измерительная,катушка 4 через интегрирующий усилитель 6 подключена к каналу вертикального отклонения осци.плографа 7, канал горизонталь- Н13ГО отклонения которого через фазовращатель 8 подключен к измери-- T эльнo 4y pesHcfopy 2. На фиг. 2 обозначены магнитное покрытие 9 и немагнитная основа 10 участка контролируемого образца, а таюже точки 11-18, огра-яичивающие объем покрытия под измерительной кат-ушкой.

2049732

Устройство работает следующим образом.

Импульсный генератор 3 .тока создает в цепи, состоящей из кату5 шек 1 и резистора 2, периодическую последовательность разнополярных им- п-ульсов тока а катушки 1 - неоднородное перемагничивагацее поле. Встречное включение одинаковых пере50 магничивающих катушек 1 приводит к Tot-ry, что нормальные к плоскости витков их обмоток компоненты поля в плоскости симметрии (плоскость XZ)5 где расположена измерительная

15 катушка 4, компенсируются. Таким

образом суммарное поле в этой плоскости не имеет нормальной компоненты (фиго 1, 5 -компонента У), и при отсутствии контролируемого образца

20 5 сигнал в измерительной катушке 4 отсутствует. Наоборот, компоненты поля перемагничиваюш тх катушек 1, лежащие в плоскости расположения измерительной катушки 4, складывают25 ся, при этом поля левых симметрично расположенных сторон (фиг.1) катушек 1 дают на оси X (перпендикулярной длинньм сторонам катушек 1) суммар- Ное поле, направленное противополож30 но суммарному полю правых симметрично расположенных сторон катушки 1. суммарное поле на оси X имеет только компоненту X. Соответствующее распределение поля по оси X показа 2 ко на фиг о 2а.

При размещении образца 5, содержа- щего магнитное покрытие, плоскость :в:о,торого совмещена с плоскостью измерительной кат-ушки 4, направление

дд вектора магнитной индукиди В в

объеме -участка покрытия под измерительной катушкой 4 имеет вид, показанный на фиг. 26. Вследствие того, -что по теореме Гаусса для вектора

jj магнитной индукции В пол:ный поток этого вектора через зат нут-ую поверхность равен нулю (ФВёЗ 0), то для поверхности, ограничивающей объем покрытия под измерительной ка50

тушкой 4з представленной точками 11-14 на фиг,25, имеют равенство (знаком + обозначен поток, вытекаю- ощй из рассматриваемого объема)

55 , (1)

где Ф , Фг ,, Фд , Фо , Ф - соот- Ббт твенно в&пичины ПОТ-ОКОВ векто- Р Н В через поверхности, обозначен

тушкой 4з представленной точками 11-14 на фиг,25, имеют равенство (знаком + обозначен поток, вытекаю- ощй из рассматриваемого объема)

55 , (1)

где Ф , Фг ,, Фд , Фо , Ф - соот- Ббт твенно в&пичины ПОТ-ОКОВ векто- Р Н В через поверхности, обозначен3

ные точками 16; 12 13; 17; 15; 11; 14 ; ,18; 18, 14; 13; 17; 15; 11; 12; 16; 11; 12; 13; 14.

В результате размещения измери- тельн ой катушки 4 таким образом, что середина одной из ее сторон совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии пере- магничивающего узла, перемагничиваю- щее поле и соответственно индукция в области.измерительной катушки 4 практически не изменяются вдоль оси Z, а значение перемагничивающего поля в мест е расположения точек 11 и 12 измерительной катушки 4 равно нулю в любой момент времени. Из однородности индукции вдоль оси Z следует равенство ii, которое при подстановке в (1) дает

.)

(2)

Из равенства нулю перемагничивающего- поля в месте расположения точек 11 и 12 измерительной катушки 4 следует, что величина Фо, являющаяся результатом наличия остаточной намагниченности испытуемого участка перед измерением, не изменяется в процессе перемагничивания и, следовательно, не дает вклад в ЭДС e)((t) измерительной катушки 4, Таким образом, дифференцируя (2), для е получают

. . „ аФ 1 .- аФд e,,(t) N 2 аГ

(3)

где N - число витков обмотки измерительной катушки 4. Из выражения (3) для искомой величины магнитного потока через поверхность, представленную точками 18; 14; 13,- 17; получают

4,(t) I j e(T)dC (4) о

Операция, соответствующая равенству (4) с точностью до известного постоянного множителя R, реализуется в интегрирующем усилителе 6, Напряженность перемагничивающего поля ) в сечении, обозначенном точками 18, 14, 13, 17, где измеряется поток Фx(t), в каждый момент времени определяется соотношением

Н Ct) R kn

(5)

где Uj(t) - напряжение на измерительном резисторе 2,

04973

R - сопротивление резистора 2;

k - расчетная или измеренная постоянная,

5 связывающая значение поля в точках X х (фиг.2б) с током в перемаг- ничиваюших катушках 1. Поле в контролируемом участке, покрытия складывается из внешнего Hx,(t) и.размаг10 ничивающего поля, обусловленного неоднородностью намагничивания покрытия. Однако в случае магнитб- жесткого покрытия, как показывают расчеты для типичных значений пара15 метров покрытия и распределения неоднородного перемагничивающего поля, величина размагничивающего поля принимает значения порядка (0,1-0,2)% от коэрцитивной силы магнитного по20 крытия и поэтому модет не приниматься во внимание. Сигнал с выхода интегрирующего усилителя 6 поступает на вход канала вертикального отклонения луча осциллографа 7, а сигнал

25 и, (t) с выхода резистора 2 через фазовращатель 8 поступает на вход канала горизонтального отклонения луча осциллографа 7. При этом на осциллографе 7 регистрируется зависи30 мость Ьд(Н(,). Для градуировки измерительных каналов в единицах потока (канал вертикального отклонения) и поля (канал горизонтального отклонения) служат выражения (4), (5) с учетом известных kyij и коэффициентов отклонения луча в соответствующих каналах осциллографа. В общем случае в процессе измерений рамка измерительной катушки 4 может быть

Q повернута на некоторый угол вокруг оси Z по отношению к положению, показанному на фиг. 1 и 26. При этом, с учетом малой величины перемагничивающего поля вблизи X О и малого размера измерительной катушки 4 в направлении оси Z (по сравнению с геометрическими размерами пере- магничивающих катушек) приращением потока Фо также можно пренебречь и искомую компоненту магнитного потока в направлении перемагничивающего поля определить в соответствии с соотношением

55 ( (6)

где - угол между нормалью к точке 18, 14, 13, 17 (фиг.26) и осью X.

45

50

Сравнение полученных значений Ф,;(Н)1) для различных углов оСпозво- ляет достаточно просто определять характер анизотропии свойств магнитного покрытия, в частности, определить направление оси легкого намагничивания покрытия по максимальной величине остаточного магнитного потока.

Фор мула изобретения

Устройство для измерения магнитных характеристик магнитожестких покрытий, содержащее -перемагничивающий блок, генератор переменного тока, измерительную катушку, выполненную в виде плоской прямоугольной рамки, подключенную через интегрирующий усилитель к каналу вертикального отклонения осциллографа, вход канала горизонтального отклонения которого

через фазовращатель соединен с датчиком поля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей устройства, перемагничивающий блок выполнен в виде пары одинаковых прямоугольных встречно включенных пере.магничивающих катушек, плоскости которых расположены симметрично-пар аллельно относительно плоск ости витков обмотки плоской измерительной катушки, размещенной на испытуемом магнитном покрытии,

причем середина одной из сторон измерительной катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии перемагничивающё- го блока, а в качестве датчика поля

используется резистор, включенный последовательно,с катушками намагничивания в цепь генератора тока.

а

Изобретение касается магнитных измерений и может быть использовано при определении магнитных параметров магнитных лент или дисков. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей измерительного устройства за счет исключения несоответствия измеряемого магнитного поля магнитному потоку. Перемагничивающие катушки 1 включены встречно между собой и последовательно с измерительным резистором 2 в цепь генератора 3. Измерительная катушка 4 в виде прямоугольной рамки расположена на контро лируемом образце 5 в плоскости симметрии системы катушек 1, параллельной плоскостям витков обмоток этих катушек, причем середина одной из сторон измерительной катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии системы катушек 1. Измерительная катушка 4 через интегрирующий усилитель 6 подключена к каналу вертикального отклонения осциллографа 7. Канал горизонтального отклонения последнего через фазовращатель 8 подключен к измерительному резистору 2. 2 ил. § (Л с .f

Редактор С.Лисина

Составитель М.Клыкова

Техред И.Аоталош Корректор В.Синицкая

Заказ 8517/42 Тираж 747Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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