Магнитооптический гистериограф Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

I

Изобретение относится к магнито- измерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической петли гистерезиса, основанным на эффектах Керра и Фарадея, и может быть использовано дляизучения магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков.

Наиболее близким по п-ехнической сущности к предлагаемому является магнитооптический гистериограф для регистрации динамических петель гистерезиса, содержащий источник света, поляризатор, намагничивающую Систему с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, образец, генератор переменного тока, анализатор, приемник излучения, широкополосный предварительный усилитель, регистрирующую систему, двухкоординатный регистратор, а также отдельное устройство дпя обработки результатов измерения с целью исключения погрешности из-за влияния четных гармоник. В этом гистериографе образец оптически связан через поляризатор с источником света и через анализатор - с приемником излучения. Выход приемника излучения присоединен через широкополосный предварительный усилитель ко входу регистрирующей системы, выход которой подключен к Y-входу двухкоординатного , регистратора. Выход преобразователя напряженности магнитного поля в элек трический сигнал, присоединенного к намагничивающей системе с генерато- . ром тока, подключен к Х-входу двухкоординатного регистратора 1 ,

Этот гистериограф имеет ограничен -, Hbiii сверху частотный диапазон переjg магничивания образцов, недостаточное подавление аддитивной погрешности, осреднитель и устройство для исключения че7нь1х гармоник сигнала, выз ванных магнитострикцией, представля3ют собой чрезвычайно сложные элект- ронные установки. Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона. Эта цель достигается тем, что в гистериограф, содержащий намагничивающую систему с генератором перемен ного тока преобразователем напряженности магнитного поля в электрически сигнал, оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор и при емник излучения, предварительный уси литель и двухкоординатный регистратор, дополнительно введены задающий генератор, коммутатор, синхронизатор стробоскопический преобразователь и синхронный детектор, при этом выход предварительного усилителя соединен с Y-входом двухкоординатного регистрйтора через синхронный детектор, опорный вход которого соединен с выходом задающего генератора, вход син хронизатора и сигнальный вход стробоскопического преобразователя связаны с выходом преобразователя напряженности магнитного поля, выходы синхронизатора через коммутатор, управляющий вход которого связан с задающим генератором, подключены к син хронизирующему входу источникавсвета а Х-вход двухкоординатного регистратора подключен к выходу стробоскопического преобразователя, опорный вхо которого соединен с одним из выходов синхронизатора. Кроме того, источник света в нем выполнен импульсным, а предварительный усилитель узкополосньм. На фиг. 1 изображена структурная схема магнитооптического гистериог- рафа; на фиг. 2 - сигнал управления стробами в блоке регистрации; на фиг. 3 - диаграмма формирования сигнала на Y-выходе двухкоординатного р гистратора, В магнитооптическом гистериографе (фиг. 1)генератор I переменного т ка присоединен к намагничивающей сис теме 2 с образцом 3 и преобразователем 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал. Выход преобр зователя 4 связан со входами синхронизатора 5 и сигнальным входом строб скопического преобразователя 6, к вы ходу которого подключен Х-вход двухкоординатного регистратора 7, При этом один из выходов синхронизатора 5 подключен к опорному входу стробо2скопического преобразователя 6. Вы- ходы синхронизатора 5 через коммутатор 8, управляющий вход которого связан с задающим генератором 9, подключены к синхронизирующему входу импульсного источника 10 света, который через поляризатор I1, образец 3 и анализатор 12 связан с фотоприемником 13. Выход фотоприемника 13 через предвари-тельный узкополосный усилитель14 и Синхронный детектор 15 соединен г Yвходом двухкоординатного регистратора 7, опорный вход синхронного детектора 15 подключен к выходу задающего генератора 9. Устройство работает следующим образом. Генератор I переменного тока вырабатывает ток заданной частоты, который с помощью намагничивающей системы 2 преобразуется в напряженность магнитного поля Н (фиг.2а}у перемагничивающую испытуемый образец 3. В качестве намагничивающей системы 2 используется, например, система катушек Гельмгольца, а в качестве генератора 1 переменного тока, например, усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного синусоидального напряжения. С выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, например, образцового резистора, переменное напряжение поступает на вход синхронизатора 5, который вырабатывает импульсы синхронизации с большой скважностью- и частотой, равной частоте-ВХОДНОГО напряжения. Импульсы на первом U и втором Uj выходах синхронизатора 5 отличаются между собой лишь фазовым сдвигом на 180 (фиг, 2 б,в), причем фазовый сдвиг импульсов синхронизации по отношению к входному напряжению медленно и монотонно изменяется. Время, в течение которого фазовый сдвиг изменяется на 360, соответствует времени регистрации полной петли гистерезиса, С одного из выходов синхронизатора 5 импульсы поступают на опорный вход стробоскопического преобразователя б который преобразует сигнал с выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в медленно меняющееся напряжениеj величина которого пропорциональна мгновенному значению Н в момент действия импульса синхронизации. Таким образом, выходной сигнал стробоскопического преобразователя 5 6 повторяет форму входного сигнала, но период выходного сигнала равен времени регистрации петли гистерези Далее выходной сигнал поступает на Х-вход двухкоординатного регистратора 7, Кроме того, с обоих выходов си хронизатора 5 импульсы поступают на коммутатор 8, который поочередно с частотой напряжения Uj (фиг.2 г и фиг. Зб), вырабатываемого задающим генератором 9, подает их к синхронизирующему входу импульсного источника 10 света, который излучает световые импульсы ф(фиг.2д). В качестве импульсного источника 10 света, например, используется лазер непрерывного действия с электрооптической ячейкой Поккельса. Световые импульсы проходят через поляризатор 1I и падают на образец 3. Азимут поляризации световых импульсов, отраженных от образца 3, изменяется по отношению к азимуту поляризации падающих световых импульсов на угол «р (фиг. 2е прямо пропорциональный величине мгно венной намагниченности освещенного участка образца 3, причем знак угла Y меняется с частотой напряжения, вырабатываемого задающим генератором 9. После прохождения через анализатор 12 световые импульсы Фр(фиг.2 ж) преобразуется фотоприемником 13 в электрический сигнал. Первая гармоjfl (фиг. 2 3 и фиг. 3 а) этого ника и сигнала с частотой напряжения, вырабатываемого задающим генератором 9, пропорциональна мгновенной намагниченности. Эта гармоника усиливается в предварительном узкополосном усилителе 14 и детектируется синхронным детектором 15 с большой постоянной времени. Медленно меняющееся напряжение Uy (фиг.З в) с выхода синхронного детектора 15 повторяет форму периодического с частотой перемагкичивания изменения намагниченности ос вещенного участка образца 3, но период этого напряжения равен времени регистрации петли гистерезиса; далее оно поступает на Y-вход двухкоординатного регистратора 7. Таким образом, устройство, позволяющее использовать оптическое стр бирование, в сравнении с известным магнитооптическим гистериографом об печивает повьшение точности в 8-10 раз, более чем десятикратное расширение частотного диапазона работы, а также возможность регистрации час 2 ных петель гистерезиса. Реализована чувствительность, позволившая измерять угол магнитооптического вращения при магнитном насыщении в 5 раз точнее и допускающая измерение начальной магнитной проницаемости таких материалов, как ферритовые пленки; расширение частотного диапазона позволяет проводить измерения частотных зависимостей параметров на большем числе материалов, в том числе имеющих особенности в более высокочастотной области. Оба последние обстоятельства свидетельствуют об увеличении информативности предлагаемого гистериографа по сравне 1ию с известным . Достигнуто упрощение и удешевление электронного устройства регистрации, выполненного на обычных электронных узлах, где для этой цели, а также для исключения четных гармоник, обусловленных магнитострикцией, используется фактически электронная вычислительная машина, Формула изобретения Магнитооптический гистериограф, содержащими намагничивающую систему с генератором переменного тока, преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор и приемник излучения, предварителЬ1 ый усилитель и двухкоординатный регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены задающий генератор, коммутатор, синхронизатор, стробоскопический преобразователь и синхронный- детектор, при этом выход предварительного усилителя соединен с Y-BXOдом двухкоординатного регистратора через синхронный детектор, опорный вход которого соединен с выходом задающего генератора, вход синхронизатора и сигнальный вход стробоскопического преобразователя связаны с выходом преобразователя напряженности магнитного поля, выходы синхронизатора через коммутатор, управляющий вход KoTopoiO связан с задающим генератором, подключены к синхронизирующему входу источника света, а Х-вход двухкоординатного регистратора подключен к выходу стробоскопического 8 преобразователя, опорный вход кото -рого соединен с одним из выходов синхронизатора. 2. Магнитооптический гистериограф по п. , отличаЮщийся тем, что источник света в нем выпол838228нён ИМПУЛЬСНЫМ . и импульсным, а предварительньй у.силитель узкополосным. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 I. д. Phys . (Scf. Instrum), 1972, 5, 5, p. 460,

./

tJ

CM

tv)

:

Q 5

аГ «