Гистериограф Советский патент 1982 года по МПК G01R33/14 

(54) ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к Области магнитных измерений свойств материалов и предназначено для снятия динамической петли гистерезиса магнитного слоя пленочных и проволочных магнитных носителей записи.

Известны гистериографы, которые содержат систему намагничивания испытуемого образца, подключенную к генератору переменного тока, первичный преобразователь напряженности намагничивающего поля с измерительным трактом, первичный преобразователь индукции в испытуемом образце с соответствующим измерительным трактом, графопостроитель, подключенный к выходам измерительных трактов, и систему компенсации влияния намагничивающего поля на тракт измерения индукции в испытуемом образце l .

недостатком гистериографов, предназначенных для испытания магнитных образцов с малым поперечным сечением является то, что они снабжаются системой компенсации- влияния намагничивающего поля на преобразователь индукции в испытуемом образце, поскольку это влияние в таком случае существенно.

Известны также устройства для измерения характеристик ферромагнитных материалов, которые содержат тороидальную катушку намагничивания образца, подключенную к генератору переменного тока, первичный преобразователь напряженности намагничивающего поля с соответствующим измерительным трактом и первичный

10 преобразователь индукции в испытуемом образце с измерительным трактом. Выходы измерительных трактов подключены к регистрирукяцему устройству (графопостроителю). В ка-

15 честве преобразователя напряженности поля используется резистор, включенный последовательно в цепь питания катушки намагничивания. В качестве, первичного преобразователя

20 индукции в испытуемом образце используется феррозонд, размиценный в центре тороидальной катушки. Размещение в центре тора преобразова7 теля индукции позволяет снизить

25 влияние намагничивающего поля на тракт измерения индукции в образце. Испытуемый образец помещается в магнитное поле тороидальной катушки. Намагниченность испытуемого образ30ца измеряется феррозондом за. счет

регистрации поля рассеяния образца. Сигналы обоих каналов (канала измерения индукции и канала измерения напряженности поля) используются графопостроителем для записи динамической петли гистерезиса 23 .

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, которая не позволяет испытывать образцы магнитных носителей с малым поперечным сечением. Указанный недостаток обусловлен слабым коэффициентом связи первичного преобразователя индукции (феррозонда) с полем рассеяния испытуемого образца, определяемый обратно пропорциональной зависимостью от расстояния между преобразователем и испытуемом образцом.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений.

Поставленная цель дбстигается тем что гистериограф, содержащий элемент намагничивания витка спирали однородным циркулярным магнитным полем, подключенный к генератору переменного тока, первичные преобразователи напряженности намагничивающего поля и индукции в витке спирали с соответствующими измерительными трактами, к выходам которых подключены регистрирукяций прибор, и элемент компенсации влияния намагничивающего поля на тракт измерения индукции в витке спирали, снабжен держателем витка спирали, центр которого совпадает с центром элемента намагничивания, при этом магнитная ось первичного преобразователя индукции, установленного в месте разрыва витка спирали, ориентирована перпендикулярно силовым линиям намагничивающего элемента.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Элемент 1 намагничивания образца 2 (представленный на чертеже в виде одиночного проводника) подключен к генератору 3 переменного тока. В поле намагничивающего элемента 1 расположен испытуемый образец 2, удерживаемый держателем по форме образца (не показан) в циркулярном магнитном поле в виде витка спирали, а также первичный преобразователь 4 индукции в испытуемом образце, размещенный междуторцами испытуемого образца таким образом, что магнитная ось преобразователя перпендикулярна вектору напряженности намагничивающего поля. В намагничивающем поле установлен первичный преобразователь 5 напряженности поля. Оба первичных преобразователя подключены к входам соответствующих первого и второго измерительных трактов 6 и 7, выходы которых подсоединены к входам графопостроителя 8. В качестве системы компенсации влияния намагничивающего поля на преобразователь индукции в образце показан аттенюатор 9, подключенный между .выходом преобразова.теля 5 напряженности поля и входом второго измерительного тракта 7 индукции в образце.

Устройство работает следующим образом.

При протекании переменного тока, создаваемого генератором 3, по элементу 1 намагничивания создается переменное магнитное поле, намагничивающее испытуемый образец 2. Напряженность намагничивающего поля измеется первичньм преобразователем 5 с первым измерительным трактом 6. В связи с тем, что йри измерении свойств тонких магнитных носителей напряженность намагничивающего поля в точке размещения данного преобразователя 5 на несколько порядков превышает напряженность поля рассеяния испытуемого образца-, выходное напряжение первичного преобразователя 5 напряженности с высокой точностью повторяет форму напряженности намагничивающего поля. Для измерения индукции в испытуемом образце предназначен первичный преобразователь 4 индукции с вторым измерительным трактом 7. Поскольку напряженность намагничивающего на много пс ядков первышает напряженность поля рассеяния испытуемого образца, задача выделения информатиной составляющей (поля рассеяния образца) решается в данном гистериографе за счет придания спиралевидной форлвл испытуемому образцу и указанного расположения первичного преобразователя по отношению к испытуемому образцу. Придание образцу спиралевидной формы позволяет сконцентрировать поле рассеяния в пространстве между его торцс1ми и повернуть вектор напряженности поля рассеяния образца на 90 относительно вектора напряженности намагничивающего поля. Ориентация преобразователя индукции, в испытуемом образце позволяет за счет использования направленных свойств преобразователя индукции выделить составляющую напряженности поля рассеяния образца и получить информацию о состоянии испытуемого образца.

Действительно, циркулярное магнитнре поле характеризуется высокой однородностью напряженности поля по окружности и отсуствием радиальной составляющей напряженности поля. Внсение испытуемого образца магнитного носителя, имеющего форму витка спирали в магнитное поле приводи к

тому, что поле рассеяния -испытуемого образца концентрируется между торцами образца, причем это сопровождается появлением радиальной составляющей напряженности поля. Для выходного напряжения U4 первичного преобразрвателя индукции можно записать

Щ S (H cosct+H coslJ), где S - чувствительность первичного преобразователя индукции;

Нц - напряженность намагничивающего поля в точке размещения первичного преобразователя;ОС - УГОЛ между магнитной осью преобразователя и вектором напряженности намагничивающего поля;

Н - напряженность поля рассеяния образца в точке.размещения первичного преобразователя;(Ь - угол между магнитной осью

преобразователя индукции и. вектором напряженности поля рассеяния образца.

ПрИоС 90° ир)0° напряжение на вы|ходе.преобразователя индукции однозначно определяет напряженность пол рассеяния испытуемого образца. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет выделить информацию о намагниченности испытуемого образца. При этом чувствительность измерений увеличивается за счет более полного использования потока ра сеяниях образца, поскольку практичес весь магнитный поток, рассеиваемый испытуемым образцом регистрируется первичным преобразователем индукции в то время, .как в известном уст ройстве регистрируемая компонента не превышает 1% от потока в испытуемом образце. Влияние намагничивающего поля наблюдается из-за нарушения условия.. 90° .Для ликвидации этого влияния на преобразователь индукции в испытуемом образце требуется дополнительная юстировка преобразователя в намагничивающем поле либо использование системы компенсации этого влияния. В качест ве такой системы показан аттенюатор 9, подключенный между выходом преобразователя 5 напряженности пол и входом второго измерительного тра та 7 индукции в образце. Таким обра зом, подбирая уровень выходного сиг нала аттенюатора 9, компенсируют сигнал, вызываемый намагничивающим полем в преобразователе индукции в испытуемом образце.

в качестве первичных преобразователей инг.укции в испытуемом образце и напряженности намагничивающего поля целесообразнее использовать преобразователи Холла. В этом случае из-за малогабаритности преобразователей удается достичь минимального расстояния между торцами испытуемого образца, следовательно эффективнее использовать поток рассеяния образца, а также использовать систему aвтoмaтичec coй компенсации влияния намагничивающего поля на преобразователь индукции.

Испытуемому образцу может быть придана форма в виде обычной спирали постоянного радиуса намотки. При этом первичный преобразователь индукции соответственно должен быть установлен между торцами испытуемо-, го образца так, что его магнитная ось параллельна оси проводника с током.

Чувствительность предлагаемого устройства достаточнаг; для испытания магнитных пленок с толщиной магнитного покрытия 0,01 мкм. Формула изобретения Гистериограф, содержащий элемент намагничивания витка спирали однородньм циркулярным магнитным полем, подключенный к генератору переменного тока, первичные преобразователи напряженности намагничивающего поля и индукции в витке спирали с соответствующими измерительными трактами, к выходам которых подключен регистрирующий прибор, и элемент ксялпенсации влияния намагничивающего поля на тракт 1 змерения индукции в витке спирали, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, он снабжен держателем витка спирали, центр которого совпадает с центром элемента намагничивания, при этом магнитная ось первичного преобразователя индукции, установленного в месте разрыва витка спирали, ориентирована перпендикулярно силовым линиям намагничивгиощего элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №410344, кл. G 01 R 33/14, 1974. 2.Кифер И.И Испытания ферромагнитных материалов. М., Энергия, 1969, с. 122.