Способ контроля качества магнитного материала Советский патент 1986 года по МПК G01N22/00 

ля, создаваемого М системой, измеритель 20 напряженности М поля, выключатель 21,, подвижный стол 22, механизм 23 перемещения стола, блок 24 выработки команд перемещения стола, счетно-решающий блок (СРВ) 25. Вся совокупность показателей качесава структур М материалов определяются

СРВ 25 с учет(;|М информации, введенной в программу вычисления и управления через блок 24 механизмом 23. 11олуче1П-1ые значения по саг1ЯтелеГ качества сравнит аются с базовыми значениями, введенными в блох памяти СРВ 25. 1 ил.

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться /лля определения уровня качества структур магнитных материалов смешанным методом, основанном на одновременном использовании единичных и комплексных показателей качества, определяемых, в свою очередь,, измерительным методом.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля магнитного материала произвольной форм1з1 и площади поверхности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения качества магнитного материала.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1 зондирующего сигнала, перестраиваемьш по частоте с помощью блока 2 перестройки, развязывающий элемент 3, направленный ответвитель 4, волномер 5, оконечную поглощагощую нагрузку 6j волноводный тройник 7, регулируемь1е аттенюатор 8 и фазовращатель 9, ферритовый циркулятор 0, двухканальньм волноводньш коммутатор 11, блок 12 измерения потерь, блок 13 измерения фазы, блок 14 измерения коэффициента стоячей волны по напряжения ()s приемно-излучающий волноводный зонд 15, магнитный материал 16, магнитную, систему 17 с регулируемой напряженностью создаваемого магнитного поля, источник 18 питания магнитной системы, регулятор 19 напряженности магнитного поля, создаваемого магнитной системой, измеритель 20 напряженности магнитного поля, выключатель 21, подвижный стол 22, механизм 23 перемещения (привод) стола, блок 24 выработки команд перемещения стола и счетно-решающий блок 25 .

Способ определения качества магнитных материалов реализуется следующим образом.

Зондирующий сигнал поступает от СВЧ-генератора 1, перестраиваемого по частоте с помощью блока 2, через развязывающий элемент 3, в частности ферритовый вентиль, на ргаправленный ответвитель 4, к одному из выходных плеч которого в ответвленном канале подключена согласованная нагрузка 6 , а к друго гу - 5, с помощью которого измеряют /ьчину волны зондирующехо сигнапа. Выход направленного ответвителя 4 соединен с входом волноводЮго троГшрка (трехдецибельного отнетвлтеля) 7, к выходам которого подклю-;ены опорный и измерительньш каналы. опорного канала, содержащий рег-улируемые атте - юатор 8 и фазовращатель 9, подключается двухканальпьм волноводным коммутатором 1 либо к входу блока 12, либо к входу блока 3. Измерительный канал содер/taiT ферритовый циркулятор 10, к (тдпому выходному плечу которого подк:7ючен блок 14 измерения Kp-U, и волноводный приемноизлучающий зонд 15, а к другому вход двухканального во1П{оводного комг-тутатора 1 1 , посредством которого измерительный канал соединяется с вторыми вxoдa; IИ блока 12 и фазового сдвига 13 в зависимости от вида измеряемого параметра.

Излучающее отверстие волноводного приемно-излучающего зонда 15 закорачивается исследуем1 м мат питным материалом 16.

Изменяя длину волны зондирующего сигнала и измеряя с помощью блока 14 коэффициент стоячей волны по направлению в волноводном тракте, добиваются минимального его значения. Измеряют длину волны зондирующего сигнала, соответствующую минимуму К U, с помощью волномера 5. По измеренной длине волны определяют толщину слоя магнитного материала 16, либо решением известного уравнения или(и сравнением с эталонными образцами.

Дважды прошедший магнитный материал 16 зондирующий сигнал в результате отражения от проводящего основа-5

ния - полюсного наконечника электромагнита и содержащий вследствие этого информацию о параметрах магнитного материала 16, поступает через ферритовый циркулятор 10 на двухканальный волноводный коммутатор 11, с помощью которого он затем направляется либо на блок 12, либо на блок 13. Коммутатором 11 переведя устройство в режимизмерения потерь сигнала, и меняют напряженность намагничивающе го исследуемым магнитный материал 1 магнитного поля, регулируя величину тока в обмотке электромагнита регуля тором 19 (реостатом) до наступления резонансного поглощения энергии зондирующих электромагнитных волн в сло магнитного материала 16. Наступлени резонанса регистрируется по достижению максимальной величины потерь энергии. Величину резонансных потерь при этом определяют с помощью блока 12, выполненного, в частности, в виде измерителя отношений двух сигналов - опорного и измерительного. Предварительно каналы выравниваются по фазе и амплитуде с помощью фазовращателя 9 и регулируемого аттеюоатора 8 в опорном канале. Напряженность магнитного поля, создаваемого магнитной системой 17, в месте расположения исследуемой структуры определяют, в частности, с помощью измерителя тока в обмотке электромагнита, проградуированного в единицах измерения напряженности магнитного поля. Измерив напряженность резонансного значения магнитного поля, затем последовательно с помощью 1регулятора 19 увеличивают и уменьшают его величину до получения потерь энергии в слое магнитного материала по величине, вдвое меньших

резонансных, и определяют ширину лннии резонансного поглощения исследуемого магнитного материала. По измеренным величине потерь и толщине слоя магнитного материала при известных напряженности магнитного поля и частоте зондирующего сигнала по известным выражениям определяют намагниченность технического насыщения, резонансную частоту и компоненты тензора магнитной проницаемости слоя магнитного материала. Затем, установив регулятором 19 напряженность магнитного поля электромагнита по вечения (в области слабых полей), ком fyтaтopoм 1 1 переводят устройство в режим измерения фазового сдвига между сигналом в опорном и измерительном каналах. Измеряют суммарный фазовый сдвиг л,Ч, с помощью блока 13. Уменьшая напряженность магнитного. поля электромагнита до нуля,измеряют величину фазового сдвига лЧ, личине, далекую от резонансного знаобусловленного только диэлектрическими свойствами структуры. Определяют значение диэлектрической проницаемости магнитного материала, соответствующее данной частоте зондирующего сигнала. Таким образом, определяют параметры структуры в каждой из исследуемых областей. Вычисление значений параметров осуществляется с помощью счетно-решающего устройства, в частности электронно-вычислительной маши ны. Переместив магнитный материал 16 относительно приемно-излучающего волноводного зонда 15 вместе с подвижным столом 22 с помощью механизма 23, определяют значение параметров в других областях магнитного материала 16. Перемещение подвижного стола 22 вместе сЬ структурой осуществляется по командам, вырабатываемым блоком 24 в соответствии с управляющей программой, введенной в память счетнорешающего блока 25. Вся совокупность показателей качества структур магнитных материалов, включая значенид толщины слоя магнитого материала, электромагнитные пааметры средние их значения и разрос по площади структуры относительо среднего значения, определяются метно-решаюцщм устройством с учетом 5 информации о координатах контролиру мых областей структуры, введенных в программу вычисления и упрявления 4 рез блок 24 механизмом 23. После этого полученные значения показателей качества исследуемой структуры сравниваются с базовыми значениями, введенными в блок памят счетно-решающего блока 25, и по результатам сравнения делается вывод об уровне качества„ исходя из установленных в каждом конкретном случае критериев. Формула изоб р е т е н и Способ контроля качества магнитного материала, включающий облучение магнитного материала электромаг нитным излучением и намагничивание магнитным полем, отличающи с я тем, что, с целью повышения до стоверности контроля магнитного материала произвольной формы и площад поверхности, магнитный материал раз мещают на проводящей поверхности, намагничивание осуществляют в напра А9 лении, перпендикулярном поверхности магнитного материала, измеряют длину волны электромагнитного излучения, соответствующую минимальному значению отраженного сигнала, при произвольных значениях длины волны электромагнитного излучения измеряют величины фазового сдвига и потерь сигнала, отраженного от различных участков магнитного материала при отсутствии магнитного поля, при воздействии магнитного поля, величина которого соответствует резонансному значению, и воздействии магнитного поля, величина которого отлична от резонансного, по измеренным величинам вычисляют толщину магнитного материала, частоту гиромагнитного резонанса, ширину линии резонансного поглощения, намагниченность технического насыщения, компоненты тензора магнитной проницаемости и частотную зависимость диэлектрической проницаемости и компонент тензора магнитной проницаемости, по которым путем сравнения с эталонным определяют качество магнитного материала.