Магнитооптический способ измерения коэрцитивной силы материала Советский патент 1988 года по МПК G01R33/12 

со

00

Изобретение может быть использовано при исследовании магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 переменного тока,намагничивающую систему 2, . преобразователь 3 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, поляризатор 5 света, анализатор 6, фотоприемник 7, фазосдвигающее устройство 8, генератор 9 линейного изменяющегося напряжения, формиро - ватель 10 импульсов, стробоскопический преобразователь 11, коррелятор 12, схему 13 фиксации максимума и регистратор 14. Использование предлагаемого способа обеспечивает независимость корреляционной функции от шумов источника света и фотоприемника 7 и возможность измерения в широкой полосе частот, что позволило в 5-10 раз повысить точность измерения и значительно (в 50 раз) расширить частотный диапазон. 2 ил. (Л

0//г./

Изобретение относится к области магнитоизмерительной техники и может .быть использовано, при исследовании магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков: тонких магнитных пленок, пластин и поверхностных слоев массивных образцов, а также при метрологической аттестации стандарт- ных образцов магни.тных и магнито- оптичес йих материалов.

Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона. ,

Предлагаемый способ, использующий перемагничивание исследуемого материала переменным магнитным полем, освещение его линейно поляризованным светом и измерение угла вращения плоскости поляризации прошедшего или отраженного света, заключается в том что дополнительно формируют сигнал прямоугольной формы с частотой, равной частоте перемагничивания, опре- де ляют взаимную корреляционную функцию этого, сигнала и угла вращения плоскости поляризации света, плавно изменяют фазу сформированного сигнал и после достижения корреляционной функцией своего максимального значе- нич в момент очередного фронта сформированного сигнала прямоугольной формы определяют мгновенное значение напряженности переменного магнитного поля, по которому и судят о коэрцитивной силе материала. I

Предлагаемьй способ может быть осуществлен с помощью устройства, содержащего регистратор и подключенную к генератору переменного тока намагничивающую систему с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал и образцом, оптически связанным с источнико линейно поляризованного света и чере анализатор с фотоприемником, и дополнительно снабженного коррелятором, формирователем импульсов, фазосдвига ющим устройством, генератором линей- но изменяющегося напряжения, схемой фиксадии максимума и стробоскопическим преобразователем; при этом первы вход фазосдвигающего устройства соединен с выходом генератора переменно го тока, второй вход - с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход через формирователь импульсов - с управляющим входом

5

0 5 О

5 0 5

5

0

стробоскопического преобразователя и первым входом коррелятора, второй вход коррелятора подключен к фотоприемнику, а выход коррелятора через схему фиксации.максимума - к управляющему входу регистратора, измерительный вход которого через стробоскопический преобразователь, соединен с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал.

. На фиго 1 показана схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

В устройстве Сфиг. 1) к генератору 1 переменного тока подключена намагничивающая система 2 с преобразователем 3 напряженности магнитного прля в электрический сигнал и образцом 4, оптически связанным с источником 5 поляризованного света н через анализатор 6 - с фотоприемником 7, первый вход фазосдвигающего устройства 8 соединен с выходом генератора 1 переменного тока, второй вход - с выходом генератора 9 линейно изменяющегося напряжения, а выход через фор- мирователь 10 импульсов - с управляющим входом стробоскопического преобразователя 11 и первым входом коррелятора 12, второй вход коррелятора 12 подключен к фотоприемнику 7, а выход корелятора 12 через схему 13 фиксации максимума - к управляющему входу регистратора 14, измерительный, вход которого через стробоскопический преобразоват.ель 11 соединен с преобразователем напряженности магнитного

о

поля в электрический сигнал J.

Предлагаемый способ реализ уют следующим образом.

Под действием генератора 1 переменного тока намагничивающая система 2 вырабатывает переменное магнитное поле Н (фиг. 2а), перемагничивающее образец 4. Источник 5 линейно поляризованного света освещает образец 4. Азимут плоскости поляризации отражённого от образца 4 света изменяется пропорционально его намагниченности. После анализатора 6 изменения азимута преобразуются в изменения интенсивности света, которые фотоприем- - НИКОМ 7 преобразуются в электрический сигнал. Таким образом, на выходе фотоприемника формируется напряжение, пропорциональное намагниченности I (фиг. 26) исследуемого образца 4,

г оступающее на первый вход корреля- тора 1 Переменное напряжение с выхода генератора 1 переменного тока поступает на первый вход фазосдвига- щего устройства 8, которое под действием напряжения с выхода генератора 9 линейно изменяющегося напряжения вырабатывает синусЬидальное напряжение с частотой, равной частоте входного напряжения, при этом его фаза медленно и монотонно изменяется относительно фазы входного напряжения. Формирователь 10 импульсов формирует прямоугольный .сигнал U (фиг. 2в) со скоростью, равной двум, поступающий на второй вход коррелятора 12. На выходе коррелятора 12 вырабатывается едленно изменяющееся напряжение .К (фиг, 2г), пропорциональное взаимной корреляционной функции входных напряжений. При достижении выходным напряжением коррелятора 12 своего максимального значения схема 13 фиксации максимума вырабатывает импульс 1 (фиг. 2д)5 управляющий-регистратором 14. По этому импульсу регистратор 14 регистрирует выходное напряжение стробоскопического преобразователя 11, которое равно мгновенному зна- зО онной функцией своего максимального

чению напряженности магнитного поля H(if) (фиг. 2е) в момент действия фронта на выходе формирователя 10 импульсов. Значение напряженности магнитного поля в этот момент равно коэрцитивной силе материала образца.

682634

По сравнению с известным предлагаемое изобретение, обеспечивающее благодаря независимости корреляцион- f. ной функции от шумов источника света и фотоприемника возможность измерений в широкой полосе частот, позволяет в 5-10 раз повысить точность измерений и значительно (в 50 раз) расширить 10 частотный диапазон.

Формула изобретения Магнитооптический способ измерения коэрцитивной силы материала, использующий перемагничивание исследу- 15 емого материала переменным магнитным полем, освещение его линейно-поляризованным светом и измерение угла вращения плоскости поляризации прошедшего или отраженного света, о т л и- 20 чающийся тем, что, с целью повьшения точности и расширения частотного диапазона, дополнительно форми-/ руют сигнал прямоугольной формы с частотой, равной частоте перемагни- 25 чивания, определяют взаимную корреляционную функцию этого сигнала и угла вращения плоскости поляризации света, плавно изменяют фазу сформированного сигнала и после достижения корреляцизначения в момент действия очередного фронта сформированного сигнала прямоугольной формы определяют мгновенное значение напряженности переменно- 2g го магнитного поля, по которому определяют коэрцитивную силу материала.

Риг.2