Магнитооптический гистериограф Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к гистериографам для регистрации квазистатических петель гистерезиса основанным на магнитооптических эфф тах Фарадея и Керра, и может использоваться при исследовании ма1 нитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков. Известен магнитооптический гистериограф, который по совокупнос ти существенных признаков наиболее близок к изобретению. Он содержит источник света, поляризатор, намагничива.ющую систему с образцом, преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, двухлучевую поляризационную призму два приемника излучения, генератор намагничивающего тока и регистрирующий тракт, состоящий из разностной .и суммирующей схем, схемы деления разностного сигнала на суммарный и двухкоординатного.регистратора . Источник света через поляризатор связан с образцом и через двухлучевую поляризационную призму с двумя приемниками излучения, выходы которых соединены одновременно с входами разностной и суммарной схем, выходы которых соединены с входами делительной схемы, выход делителя схемы присоединен к У -входу двухкоординатного регистратора. При этом выход преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, подключенный через намагничивающую систему к генератору намагничивающего тока, соединен с Х-входом двухкоординатного регистратора 1 . Однако результат измерения, получаемый на этом гистериографе отягощен погрешностью из-за неодинако- вых характеристик фотоприемников (чувствительность, темновой ток и т.д.), причем в процессе измерений

из-за изменении внешних условий или старения даже специально подобранные фотоприемники могут изменять свои характеристики не одинаково, т.е. недостатком известного гистериографа является низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности регистрации квазистатических петель гистерезиса.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитооптический гистериограф, содержащий блок намагничивания с генератором намагничивающего тока и преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные с источником света поляризатор и двухлучевую поляризационную призму с двумя фотоприемниками, суммирующий и разностный блоки и подключенный к последнему двухкоординатный регистратор, снабжен азимутальным модулятором и подключенным к нему генератором модуляционного тока, двумя усилителями постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи, двумя автоматическими регуляторами усиления, и последовательно соединенными усилителем переменного напряжения и син ронным детектором, при этом азимутальный модулятор оптически связан с поляризатором и двухлучевой поляризационной призмой, первые входы усилителей постоянного тока присоединены к выходам фотоприемников, а выходы усилителей постоянного тока одновременно присоединены к входам суммирующего и разносного блоков, выход суммирующего блока через первый автоматический регулятор усиления присоединен к второму входу одного из усилителей постоянного тока и к входу усилителя переменного напряжения непосред , второй вход второго усилителя постоянного тока через второй автоматический регулятор усиления подключен к выходу синхронного детектора, опорный вход которого присоединен к генератору модуляционного тока.

На чертеже приведена структурная схема магнитооптического гистериографа.

Источник света 1 связан через поляризатор 2 с образцом 3, помещенным в блок 4 намагничивания,соединенный с генератором 5 намагничивающего тока,

и через азимутальный мо(

ДУлятор ь,соединенный с генератором

7 модуляционного тока, и через двухлучевую поляризационную призму 8 S с двумя фотоприемниками 9 и 10, подключенными к усилителям 11 и 12, постоянного тока с регулируемыми коэффициентами передачи соответственно; выходы усилителей 11 и 12 подCf ключены ко входам суммирующего блока 13 и разностного блока 1, выход суммирующего блока подключен к одному из входов автоматического регулятора 15 усиления, к другому входу

S которого подключено опорное напряжение UOP, выход регулятора 15 усиления подключен к управляющему входу усилителя 11. Кроме того, выход суммирующего блока 13 подключен к вхо0 ЯУ усилителя 16 переменного напряжения , выход которого подключен к сигнальному входу синхронного детектора 17, опорный вход детектора подключен к выходу генератора 7 модуляционного тока, выход синхронного детектора 17 подключен к входу автоматического регулятора 18 усиления, выход которого присоединен к управляющему входу усилителя 12 постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи. Выход разностного блока 14 подключен к Ч входу двухкоординатного регистратора 19, а Х-вход регистратора подключен к преобразователю 20 напряженности ма1- нитного поля в электрический сигнал. Гистериограф работает следующим . образом.

От источника 1 света поток излучения проходит через поляризатор 2 и падает на образец 3 помещенный в блок k намагничивания, в котором с помощью генератора 5 намагничивающего (медленно изменяющегося) тока создается напряженность магнитного Поля, которая, например, может иметь треугольную форму. Отраженный от образца 3 поток излучения, испытавший поворот плоскости поляризации, проходит через азимутальный модулятор 6, представляющий собой магнитооптическую ячейку Фарадея, по обмотке которой пропущен переменный ток от генератора 7 модуляционного тока, который может иметь синусоидальную или прямоугольную форму. Далее модулированный по азимуту плоскости поляризации и испытавший поворот плоскости поляризации в образце поток излучения разделяется призмой 8, установленной под углом t Г/ц рд отношению .к поляризатору, на два по тока, которые промодулированы уже п интенсивности (мощности). Фотоприемники 9 и 10 преобразуют изменения интенсивности в электрический сигнал. Электрические сигналы с каждого фотоприемника проходят через усилители 11 и 12 постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи и поступают на входы суммирующего блока 13 и рааностного блока 1. На до управлять коэффициентами передачи усилителей 11 и 12, чтобы постоя ная составляющая разностного сигнала была пропорциональна углу поворота плоскости поляризации. С этой целью постоянная составляющая суммарного сигнала поступает на один вход автоматического регулятора усиления 15, а на второй дифференциальный вход регулятора поступает опорное постоянное напряжение. Автоматический регулятор усиления 1 изменяет коэффициент передачи усили теля П так, чтобы постоянная составляющая суммарного сигнала была застабилизирована и равна Uon. Для выравнивания чувствительностей по двум каналам с фотоприемниками 9 и 10 необходимо добиться исключения переменной составляющей в суммарном сигнале. Для этого переменная соста ляющая частоты модуляции усиливается усилителем 16 постоянного напр жения и детектируется синхронным детектором 17, на опорный вход кото рого поступает напряжение с генератора 7 модуляционного тока. Выход ное напряжение детектора поступает на вход автоматического регулятора усиления 18, с выхода которого напряжение поступает на управляющий вход усилителя 12. Одновременно работа двух петель обратной связи поз воляет исключить аддитивную и мультипликативную погрешности от неодин ковости чувствительностей фотоприем ников, от изменения потока излучени источника, от изменения коэффициента отражения образца и коэффициента пропускания оптической схемь. С выхода раз остного блока И постоянная составляющая напряжения-, пропорциональная углу поворота плоскости поляризации, поступает на У -вход двухкоординатного регистра 19, а на Х-вход поступает напряжение с преобразователя 20 напряженности магнитного поля в электрический сигнал. Предлагаемое изобретение обеспечивает практически полное исключение аддитивной и мультипликативной погрешностей измерения, обусловленных неконтролируемым изменением чувствительности фотоприемников и неконтролируемым изменением потока излучения источника, а также изменением коэффициента отражения образца и коэффициента пропускания оптической схемы, не связанными с магнитным состоянием исследуемого образца. При этом в сравнении с известным магнитооптическим гистериографом точность измерения магнитных параметров только за счет снижения аддитивной составляющей погрешности возрастает в 5-10 раз, чти обеспечивает резкое возрастание метрологической надежности при аттестации стандартных образцов и в 2-3 раза сокращает необходимое для этого число измерений. Формула изобретения Магнитооптический гистериограф, содержащий блок намагничивания с генератором намагничивающего тока и преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные поляризатор с источником света и двухлучевую поляризационную призму с двумя фотоприемниками, суммирующий и разностный блоки и подключенный к последнему двухкоординатный регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации квазистатических петель гистерезиса, он дополнительно снабжен азимутальным модулятором и подключенным к нему генератором модуляционного тока, двумя усилителями постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи, двумя автоматическими регуляторами усилениЯ| и последовательно соединенными усилителем переменного напряжения и синхронным детектором, при этом азимутальный модулятор оптически связан с поляризатором и двухлучевой поляризационной призмой, первые входы усилителей постоянного тока

присоединены к выходам фотоприемников, а выходы усилителей постоянного тока одновременно присоединены к входам суммирую|цего и разностиТ&го блоков, выход суммирующего блока че реэ первый автоматический регулятор усиления присоединен к второму входу одного из усилителей постоянного тока и к входу усилителя переменного напряжения непосредственно, второй вход второго усилителя постоянного тока через второй авто2827 8

магический регулятор усиления подключен к выходу синхронного детектора, опорный вход которого присоединен к генератору модуляционного 5 тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хорн Д., Савацкий Е. Иодифицированный магнитооптический 10 гистериограф. - Приборы для научных исследований. М., Мир, 1972, ff 12, с. 112-113. / Li