Устройство для измерения динамических характеристик материалов с цилиндрическими магнитными доменами Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к проектированию и изготовлению запоминающих устройств на цилиндрических магниту ных доменах (ЦМД)а более конкретно к аппаратуре контроля динамических харшстеристик материалов с ЦМД.

Известно устройство для определения динамических характеристик материалов с ЦМД« основанное на фотоэлектрическом способе регистрации смещения доменных стенок под воздействием переменного гармонического магнитного поля с частотой (д). Устройство содержит источник света (ла-г зер малой мощности), питающее устройство для источника света, поляризатор, микроскоп, анализатор,катушку для создания переменного магнитного поля,усилитель тока в катушке,генератор переменного тока,фотоэлектронный умножитель,предусилитель,измеритель амплитгудно-частотной хар актеристики 1J .

Недостатком этого устройства является большая погрешность измерения. Погрешность измерения динамических характеристик на этой установке в первую очередь ограничивается шумами регистрирукщего канала и источника излучения. При использовании широкополосного усилителя и отсутствии схем усреднения и вычитания помех на образцах с малым фа10радеевским вращением и малым отношение сигнал-шум находится в пределах от 2 до 5. Поэтому погрешность измерения подвижности доменных стенок и скорости их движения составляет

IS 20-40%.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пере-

20 страиваемый генератор высокой частоты, оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор и фотоэлектронный умножитель,катушку для создания переменного магнитного поля, введены последовательно сое;,и ненные первый кварцевьпЧ генератор, первый смеситель, первый фильтр нижних частот, второй смеситель,уси литель промежуточной частоты, пиковый детектор, компаратор и программный блок, последовательно соединен ные второй кварцевьй генератор, тре тий смеситель, второй фильтр нижних частот, стабилизатор амплитуды пере менного тока, преобразователь-часто та-код, арифметический блок и блок ввода-вывода, а также аналоговый запоминающий блок, вход- которого соединен с выходом пикового детектора, а выход - со вторым входом компаратора, второй выход программного блока соединен со вторьш входом арифметического блока, выход фотоэлектронного умножителя соедине со вторым входом второго смесителя, вход перестраиваемого генератора вы сокой частоты связан со вторым входом программного блока, выход - со вторыми входами первого и третьего смесителей, а выход стабилизатора амплитуды переменного тока - с катушкой для создания переменного маг нитного поля. На Чертеже показана блок-схема устройства. Устройство содержит фотоэлектрон ный умножитель 1, анализатор 2, катушку 3 для создания переменного высокочастотного магнитного поля, образец 4, поляризатор 5, осветитель б,блок 7 ввода-вывода,последовательно соеданенные кварцевый генератор 8,.смеситель 9, фильтр 10 нижних частот, стабилизатор 11 амплитуды переменного тока, преобразователь 12 частота-код и арифметический блок 13, программный бло 14, последовательно соединенные квар цевый генератор 15, смеситель 16, 17 нижних частот, смеситель I8s усилитель 19 промежуточной част ты, пиковый детектор 20 и компарато 21, аналоговьй запоминаю1Чий блок 22 перестраиваемый генератор 23 высоко частоты. Устройство работает следующим об разом. Световой поток от осветителя 6,модулированный доменной структурой об разца 4, находящейся под воздействием переменного магнитного поля катушки 3, пройдя через поляризатор 5 и анализатор 2 поступает на фотоэлектронный умножитель 1, где преобразуется в электрический сигнал. По команде с программного блока 14осуществляется линейное изменение частоты генератора 23, напря- жение которого поступает на входы смесителей 9 и 16. На второй вход Ъмесителя 9 поступает частота с кварцевого генератора б, а на второй вход смесителя 16 - частота с кварцевого генератора 15. Частоты кварцевых генераторов отличаются друг от друга на 100 кГц. При смешивании частот кварцевых генераторов 8 и 15с частотой генератора 23 на выходе фильтров 1О и 17 нижних частот выделяются разностные частоты fp и fpj , где Р« РвЧ isr-i ; Р2 ° гйЧ w-2 . которые изменяются в диапазоне от 200 кГц до 15 МГц. Разностные частоты отличаются одна от другой на одну и ту же величину 100 кГц. С выхода фильтра 10 нижних частот сигнал поступает на широкополосный усилитель-стабилизатор 11 амплитуды переменного тока, который нагружен на микрокатушку, создакнцую магнитное поле одной напряженности в диапазоне частот 0,2-15 МГц. Магнитное Т1дле воздействует на доменные границы образца и приводит их в колебание, в результате чего осуществляется модуляция светового потока. Световой поток преобразуется фотоэлектрическим умножителем 1 в электрический сигнал, который поступает на вход смесителя 18, где смешивается с частотой, выделенной фильтром 17 нижних частот, в результате при помощи усилителя 19 промежуточной частоты выделяется промежуточная частота. Усилитель 19 позволяет получить необходимую избирательность и повысить отношение сигнал-шум. Сигнал промежуточной частоты детектируется пиковым детектором 20. Величина сигнала с пикового детектора пропорциональна амплитуде смещения доменных границ. Сигнал с пикового детектора 20 поступает на вход компаратора 21 и аналогового запоминающего блока 22. За время первого цикла йзменв1шя частоты пере-. менного магнитного поля осуществляется в ° блоке 22 запоминание максимального сигнала, пропорционального смещению доменных стенок и выделение 5 на вькоде блока 22 сигнала с уровне 0,7. За время второго цикла изменения частоты на компаратор 2 поступает сигнал с блока 22, соответству кдций уровню 0,7 от максимального си нала, и сигнал с пшсового детектора 20.При достижении сигнала с пиковрго детектора ;(с изменением частоты воздействукядего на образец магнитно го поля, уровня, равного сигналу с блока 22, на выходе компаратора появляется сигнал, который через программный блок 14 фиксирует часто ту генератора 23 и разрешает прохождение кода с преобразователя 12 частота-код в арифметический блок 13. Предварительно в ари етический блок 13, через блок 7 ввода-вывода вводятся значения периода полосовой структуры и напряженности поля насы щения образца Ннсхе- Результат арифметической обработки выводится на индикаторе блока 7. Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить соотношение сигнал-шум на входе пикового детектора до 40-50 дБ, что позволяет снизить погрешность измерения подвижности доменных стенок до 10%. Помимо этого, исключается снятие и построение амплитудно-частотной характеристики для выделения значения частоты релаксации, что позволяет повысить производительность операции ,измер ения динамических характеристик в 10-15 раз. Формула изобретения Устройство для измерения динамических характеристик материалов с цилиндрическими магнитными доменами содержащее перестраиваемьй генерато 7 высокой частоты, оптически.связанные источник света, поляризатор, анализатор и фотоэлектронный умножитель, катушку для создания переменного магнитного поля, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными первым кварцевым генератором, пер- вым смесителем, первым фильтром ниж них частот, вторым с 4есителем, усилителем промежуточной частоты, пиковым детектором,компаратором и программным блоком,- последовательно соединенными вторым кварцевым генератором, третьим смесителем, вторым фильтром нижних частот, стабилизатором амплитуды переменного тока, преобразователем частота-код, арифметическим блоком и блоком ввода-вывода, а также аналоговым запоминш(ицим блоком, вход которого соединен с выходом пикового детектора, а выход - со вторым входом компаратора, второй выход программного блока соединен со вторым входом арифметического блока, выход фотоэлектронного умножителя соединен со йторым входом второго смесителя, вход перестраиваемого генератора высокой частота связан со вторым входом программного блока, выход - со вторыми входами первого и третьего смесителей, а выход стабилизатора амплитуды переменного тока - с катушкой для создания переменного магнитного поля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .Appi.phys, 1971, V. 42.