Магнитооптический гистериограф Советский патент 1987 года по МПК G01R33/14 

1128

Изобретение относится к магнито- иямерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации квазистатической петли магнитного гистерезиса, основанным на эффектах Керра и Фарадея.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

На чертеже представлена функцио- нальная структурная схема оптическо го гистериографа.

Магнитооптический гистериограф содержит намагничивающую систему 1 с генератором 2 намагничивающего то ка преобразователем 3 напряженности магнитного поля в электрический сиг- нал и образцом 4 оптически связанны через поляризатор 5 с первым источни ком 6 излучения, а через компенсатор 7j двухлучевой анализатор 8, линзу 9 и вращающийся анализатор 10 - с первым фотоприемником 11. Последовательно с последним включены узкопо- лосный усилитель 12, синхронный детектор 13, усилитель 14 постоянного тока, обмотка компенсатора 7 и шук- тирующий элемент 15. Выход преобразп зателя 3 соединен с Х-входом регигл - ратора 16, выход шунтирующего эле мента 15 - с У-входом. Опорный вход синхронного детектора 13 соединен с выходом второго фотоприемника tSj связанного оптически через обтюратор вращающегося нализатора 10 с вторьм источником 17 излучения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор иамагничизанндего токй вырабатывает медленно (с частотой и)) 40 метающийся ток, который преобразуется намагничивающей систем й 1 з напряженность магнитного по 1Я, пере- магничивающего образец 4, Поток изпу чеиия первого источника 6, линейно 45 поляризованный поляризатором 5, падает на образец 4, Азимут поляриза-- ции отраженного от образца 4 потока изменяется на угол пропорциональный намагниченности образца 4. Прошедший 50 через компенсатор 7, который изменяет азимут поляризации на угол, пропорциональный току в обмотке компенсатора 1 у поток излучения разделяется двухяучевым сигнализатором на две 55 ортогонально поляризованные составляющие , Азимут анализатора 8 состав ляет угол 45 с плоскостью поляриза- цчи падающего на образец 5 потока;

поэтому интенсивности потоков, выходящих из двухлучевого анализатора 8, отличаются на величину, пропорциональную сумме углов поворота плоскости поляризации в образце 4 и компенсаторе 7. Линза 9 фокусирует оба потока на первом фотоприемнике 11, причем, пройдя через вращающийся анализатор 10, потоки модулируются по синусоидальному закону с частотой, равной удвоенной частоте вращения анализатора 10. Так как плоскости поляризации потоков расположены под углом 90° одна к другой, то их модуляция осуществляется в противофазе с Суммарный поток, падающий на фо топриемник 11, преобразуется в электрический сигнал, гармоника которого, имеющая частоту, равную частоте модуляции, усиливается узкополосным усилителем 12, Выделяемое сигналуj форг-шруемому фотоприемником 18 по опорному синхронным детектором 13, напряжение преобразуется усилителем 14 в ток, который определяет. азкГ Сут поворота компенсатора 7. В образуемом таким образом кольце отрицатель ной обратной связи производится ком- менсация угла поворота плоскости поляризации в образце 4 поворотом плоскости поляризации в компенсаторе 7 в обратном направлениио Напряжение j пропорциональное току, череэ обмотку компенсатора 7 снимается с шунта 15 и подается на Y-вход двух- координатного регистратора 1&, иа Х-вход которого поступает напряжение с преобразовагеля 3 напряженности магнитного поля в электрический сигнал.

. . Таким o6pa3OMs на двухкоординат-- ном регситраторе 16 регистрируется петля гистерезиса освещенкого учаег- ка исследуемого образца 4.

Выходные потоки (Т -, ) анализатора 8 описываются следующим выражением.

1Л

--ф г 81п ()+к,

где чр - поток излучения, падающий

на образец;

г - коэффициент отражения об- разца;

Ф t Ч ТГ/4 углы поворота плос- i кости поляризации в образце, компансяторе и азимутальном модуляторе;

К - коэффициент деполяризации излучения поверхностью образца. После--преобразования получают

9 .- T r (1+2K)+sin2(y+v(.).

ii

Промодулированные по интенсивности во вращающемся с частотой и анализаторе 10 потоки описьшаются следующими вьфажениями:

Ф,

|фгМ(И-2К)+2() (H-sin2SJt);

Ф- |ф г.С(Ц-2К)+2(Ч +Ч ) (1-sin2Qt).

Суммарный поток, поступакиций на фотоприемник равен

,-Ф |ф гЧ(1+2К)+2(Ч +Ч )181п2ас.

Если учесть J, что первая гармоника потока с частотой cJ при этом равна

,ф ср j. l(4)+v)

а постепенная, составляющая равна

% |Ф ЧИ-2К),

то при К«1 и () нормализованное отношение сигнала к шуму описывается следующим выражением:

Редактор М.Бланар Заказ 7261/43

Составителе. А.Сазонов

Техред В.Кадар Корректор в.Бутяга

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Формула изобретения

5

Магнитооптический гистериограф, содержащий намагничивающую систему 5- с генератором намагничивающего тока преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал и образцом, оптически связанным через поляризатор с первым источником излучения, и через компенсатор с сигнализатором, регистратор и соединенные последовательно фотоприемник, узкополосный усилитель, синхронный детектор, усилитель постоянного,, тока, обмотку компенсатора и шунтирующий элемент, причем Х-вход |регистратора соединен с выходом пре |образователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, а Y-вход 0 с выходом шунтирукицего элемента, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй источник излучения, второй фотоприемник, линза и вращающийся анализатор, причем анализатор выполнен двухлучевым, а каждый из его выходов оптически связан через последовательно установленные линзу и вращающийся анализатор с первым фо0 топриемником, опорный вход синхронного детектора соединен с выходом второго фотоприемника, оптически связанного через обтюратор вращающегося анализатора с вторым источником иэ- пучения.

5

Изобретение относится к области магнитоизмерительной техники, в частности к магнитооптическим гистериог- рафам для регистрации квазистатической петли магнитного гистерезиса. основанным на эффектах Керра и Фара- дея. Целью изобретения является по- вьшение точности измерений. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены линза 9, вращающийся анализатор 10, второй фотоприемник 18, второй источник 17 излучения. На чертеже также показаны намагничивающая система 1, генератор 2 намагничивающего тока, преобразователь 3 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, образец 4, поляризатор 5, первый источник 6 излучения, компенсатор 7, двухлуче- вой анализатор 8, первый фотоприемник 11, узкополосный усилитель 12, синхронньп1 детектор 13, усилитель 14 постоянного тока, шунтирующий элемент 15, регистратор 16. 1 ил. i Ш С 6 ( 1ю 00 ю IND со