Устройство для исследования эффекта баркгаузена Советский патент 1977 года по МПК G01R33/12 

торого соединено выходом второй интегрирую щей цепи, а второй Бход-о выходом третьей интегрирующей цепи; третий вход коммутатора также соединен с выходом третьей интегртфующей цепи; четвертый его вход с выходом интегратора, пятый - с выходом самописца, а выход коммутатора через дополнительный усилитель соединен с управляющим входом блока намагничивания, вход второй интегрирующей цепи соединен с выходом порогового устройства, а вход трет ей интегрирующей цепи - с выходом дифференцирующей цепи. Ф нкциональная схема устройства представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлено устройство, выполненное в виде двух пе реключателей на четыре полохсения каждый. Схема состоит из намагничивающего уст ройства 1, первичного преобразователя, уси лителя 2, фиксатора уровня 3, ключа 4, по рогового устройства 5, интегратора 6, диф ференцирующей цепи 7, трех интегрирующих цепей S-IO, аналогового делителя 11, уси лителя 12, коммутирующего устройства 13 и двухкоординатного самописца 14. При изменении тока в намагничивающей цепи в измерительной обмотке певичного преобразователя индуцируются импульсы э, д. с., соответствующие скачкам Баркгаузена:dV с1 .as, ) --.-W, -|B,,w,B,-(1) SK где 2 - число витков измерительной обмотки; j - скорость приращения площади поперечного сечения К-того домена; В - нормальная составляющая магнитной индукции в образце при скачке намагниченности.. Из (1) следует, что К; I е (i)at-v/ 1 в .B,,AS, о AS,, где - длительность К-того скачка Баркгаузена;, приращение площади домена ъ результате К-того скачка. При этом эквивалентное приращение индукции в результате скачкообразного изменения намагниченности 3.,K- S-S- « je(t)cu, где S площадь поперечного сечения первичного преобразователя j Импульсы э. д. с. измерительной обмотки через усилитель 2 поступают на фиксатор уровня 3, поддерживакнций заданное напряжение на входе порогового устройства 5. Отсюда сигнал поступает на интегрирующую цепочку 8 и пороговое устройство 5, вырабатывающее прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, длительность которых равна длительности скачков Баркгаузена. Эти импульсы открывают ключ 4, через который с фиксатора уровня 3 на интегратор 6 поступают импульсы, соответствующие скачкам Баркгаузена. Крокге того, импульсы с порогового устройства 5 поступают на дифференцирующую цепь 7 и интегрирующую цепь 9. С дифференцирующей цепи 7 через диод, отсекающий отрицательные импульсА, с частотой следования, пропорциональной длительности скачков Баркгауаене, импульсы постоянных амплитуды и длительности поступают на интегрирующую цепь 10. Отсюда на первый вход делителя 11 подается напряжение, пропорциональное числу скачков ДМ, а на второй вход с интегрирующей цепи 9 - напряжение, пропорциональное произведению Г. дЫ-С делителя 11 снимается напряжение, пропорциональное усредне1шой длительности скачка Баркгаузена. С интегрирующей цепи 8 снимается напряжение, ропорциональное ДВ. Устройство позволяет исследовать скачообразные изменения намагниченности в етырех режимах: ДН. ДВ coTist, corsi, Д Nдт .соль,.р соп9г. Если горизонтальный вход двухк оординатого самописца соединить с эталонным реистором, то в зависимости от того, какой игнал поступает на вертикальный вход саописца с комму Т1фующего устройства 13, самописец регистрирует различные зависиости параметров скачков Баркгаузена. Покажем возмо}кность регистрации эт зависимостей. 1. Режим дгр Const - Переключатель 15-в положении 2 . а) Если переключатель 16 находится положении а, на интегрирующую цепь 8 фиксатора уровня 3 поступает ряд послед вательных импульсов, соответствующих с кам Баркгаузена. В этом случае перо са мописца отклоняется согласно выражению Y uN r чувствительность самописца по каналу у j At - постоянная времени интегрир ющей цепи 8j 4 N - число импульсов в интервале усреднения. Последнее выражение с учетом (2) и Так как напряженность магнитного поля изменяется по линейному закону -г-т- 01Д Н Из последнего выражения видно, что самописец регистрирует зависимость ( б) Если переключатель 16 находится в положении 5 , перо самописца отклон ется согласно выражению Y э Г

где SQ - вольт-секундная площадь импульса постоянных амплитуды и длительности. 60

и самописец регистрирует зависимость AN . г с -с

-JB f(B/С учетом линейности изменения напряженности магнитного поля последнее выражение приводится к виду т. е. самописец регистрирует зависимость дN --НЮв) Если переключатель 16 находится в ff &N положении v S , о Д N где YQ - амплитуда импульса.Таким образом, самописец регистрирует зависимость усредненной длительности скачков Баркгаузена от напряженности магнитного поля Т : f СИ)г) Переключатель 16-в положении г . В этом случае на вертикальный вход самописца с интегратора 6 пост} -пает напряжеNNBc-fe) z: дБ а S J e.,(t)dt км „ где N - текущее значение числа скачков Баркгаузена. Из последнего выражения видно, что самописец регистрирует петлю гистерезиса, обусловленную скачкообразными изменениями намагниченности, A coTistПереключатель 15 в 2 „ Режим а В этом режиме зависиположениимости регистрируются при положениях VL 6 переключателя 16. а) Переключатель 16 в положении S. Отклонение пера самописца в этом случае определяется выражением (4). С учетом линейности изменения индукции В А i это выражение приводится к виду AN ,. AN SoSДВб) Переключатель 16 в положении S В этом случае отклонение пера самописца определяется выражением (5), и самописец, на горизонтальный вход которого подается напряжение пропорциональное индукции, регистрирует зависимость icp-if Б 3. Режим | :сот 51Переключатель 15 в положении d . В этом режиме зависимости регистрируются при положениях о, и переключателя 15 и на горизонтальный вход самописца подается напряжение, пропорциональное усредненной длительности скачков Баркгаузена, изменяющееся по закону А t а) Переключатель 16 - в положении а При этом отклонение пера самописца опре деляется выражением (3) , Учитывая (6) получаем Из этого выражения следует, что самопи- сец регистирует зависимость , б) Переключатель 16 в положении о Отклонении пера самописца с учетом (6) определяется выражением М AN Y 5, Т дт 4, Режим т--сол5- :-Переключатель 15 находится в положении В , а переключа тель 16 может находиться либо в положении а , либо в положении & , В этом случае на горизонтальный вход самописца подается напряжение, пропорциональное чис лу скачков Баркгаузена, которое изменяет ся по закону VHN.Ai.() а) Переключатель 16-в положении а, Отклонение пера самописца с учетом (7) принимает виддШ . дКС А S ДВ, А1 .к к Следовательно, самописец регистрируют зависимость B,). б) Переключатель 16-в положении -б В этом случае отклонение пера самописца определяется выражением (5), которое с учетом (7) приводится к виду uN ,p. Т. е. самописец регистрирует зависимость (N)Таким образом, устройство позволяет значительно расширить программу исследования скачкообразных изменений намагниченности в ферромагнитных материалах. Формула изобретения Устройство для исследования эффекта Баркгаузена, содержащее блок намагничивания, выход которого соединен с обмоткой намагничивания и последовательно соединенным резистором , измерительную обмотку, соединенную с последовательно включенными усилителями, фиксатором уровня, ключом и интегрирующей цепью, пороговое устройство, вход которого соединен с выходом фиксатора уровня, а выход - с управляющим входом ключа и входом дифференцирующей цепи и самописец, подключенный между обмоткой намагничивания и резистором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений в различных режимах намагничивания, оно снабжено тремя интегрирующими цепями, дополнительным усилителем, делителем напряжения и коммутирующим устройством, первый вход которого через первую интегрирующую цепь соединен с выходом фиксатора уровня, второй вход - с выходом делителя напряжения, первый вход которого соединен с выходом второй интегрирующей цепи, а второй вход - с выходом третьей интегрирующий цепи, третий вход коммутатора также соединен с выходом третьей интегрирующей цепи, четвертый его вход - с выходом интегратора, пяты и - с выходом самописца, а выход коммутатора через дополнительный усилитель соединен с управляющим входом блока намагничивания, вход второй интегрирующей цепи соединен с выходом порогового устройства, а вход третьей интегрирующей цепи- с выходом дифференцирующей цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Успехи физических наук, т. 101, вып. 3, 429. 2.Исследования в области магнитных измерений . Труды метрологических институтов СССР, вып. 152 (212), 1972.

Д Фиг. 2