Магнитооптический гистериограф Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

(54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической кривой дифференциальной восприимчивости, основанным на магнитооптических эффектах Керра и Фарадея, и может быть исп9льзовано для изучения магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков на предприятиях, изготавливающих изделия вычислительной техники и разрабатывающих новые магнитные материалы и приборы для исследования магнитных свойств тонких магнитных пленок, плас тин и поверхностных слоев массивных образцов. Известен магнитооптический гистериограф, основанный на использоваНИИ эффекта Керра, содержащий источник света, поляризатор, намагничивающую систему для перемагничивания образца с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал,, генератор переменного тока, анализатор, приемник излучения, предварительный широкополосный усилитоль, двухкоординатный регистратор 1 . Недостатками данного гистерезиса являются низкая точность, ограниченный частотный диапазон. Известен также магнитооптический гистериограф, содержащий генератор переменного тока, первый вывод кото.рого через последовательно соединенные намагничивающую систему и преобразователь напряженности магнитного поля соединен с общей шиной, с которой соединен также второй вывод ге- . нератора переменного тока, оптически связанные импульсный источник света, поляризатор, намагничивающую систему, анализатор, приемник излучения, выход которого через последовательно соединенные предварительный узкополосный усилитель и синхронный детектор подключен к входу Y двухкоординат ного регистратора, вход X которого соединен с выходом первого стробоскопического преобразователя, первый вход которого объединен с входом синхронизатора и подключен к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, второй вход первого стробоскопического преобразователя объединен с первым входом коммутатора и подключен к выходу синхронизатора, второй вход коммутатора под ключен к выходу задающего генератора и к другому входу синхронного детектора, выход коммутатора подключен к входу импульсного источника света . Недостатком известного магнитооптического гистериографа являются узкие функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что, в магнитооптический гистериограф содержащий генератор переменного тока, первый вывод которого через последовательно соединенные намагничива ющую систему и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал соединен с общей шиной, с которой соединен такжедвторой вывод генератора переменного тока, оптически связанные импульсный.источник света, поляризатор, намагничиваю|цую систему, анализатор, приемник излучения, выход которого через последовательно соединенные предварительный узкополосный усилитель и синхронный детектор подключен к входу Y двух координатного регистратора, вход X которого соединен с выходом первого стробоскопического преобразователя, первый вход которого объединен с входом синхронизатора и подключен к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, второй вход первого стробоскопического преобразователя объединен с первым входом коммутатора и подключен к выхо ду синхронизатора, второй вход коммутатора подключен к выходу задающего генератора и к другому входу синхронного детектора, выход коммутатора подключен к входу импульсного источни ка света, введены дифференциатор, второй стробоскопический преобраЗовагель и управляемый элемент задержки, выход которого подключен к третьему входу коммутатора, вход дифференциатора соединен с входом синхронизатора, а выход через второй стробоскопический преобразователь соединен с управляющим входом управляемого элемента задержки, вход которого подключен к выходу синхронизатора и к другому входу второго стробоскопического преобразователя. На фиг. 1 приведена схема магнитооптического гистериографа, на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие его работу. Магнитооптический гистериограф содержит генератор 1 переменного тока, намагничивающую систему 2 с испытуемым образцом 3(Преобразователь А напряженности магнитного поля в электрический сигнал, импульсный источник 5 света, поляризатор 6, анализатор 7, приемник 8 излучения, предварительный узкополосный усилитель 9, синхронный детектор 10, двухкоординатный регистратор 11, первый стробоскопический преобразователь 12, коммутатор 13, синхронизатор И, дифференциатор 15, второй стробоскопический преобразователь 16, управляемый элемент 17 задержки, задающий генератор 18. Устройство работает следующим образом, Генератор 1 переменного тока вырабатывает ток заданной частоты, который с помощью намагничивающей системы 2 преобразуется в напряженность магнитного поля И (фиг. 2,а), 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 k напряженнбсти магнитного поля в электрический сигнал, например образцового резистора, переменное напряжение поступает на вход синхронизатора 1, который вырабатывает импульсы синхронизации (фиг. 2,6) с большой скважностью и частотой, равной частоте входного напряжения, причем фазовый сдвиг импульсов синхронизации UCHHXP °.отношению к входному напряжению медленно и монотонно изменяется.Время в течение которого фазовый сдвиг изменяется на ЗбО ,соответствует времени регистрации полной кривой динамической дифференциальной вое1 4 импульсы nocrynaiot. на опорный вход первого стробоскопического преобразователя 12, который преобразует сигнал с выхода преобразователя А напряженности магнитного поля в электрический сигнал в медленно меняющееся, напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению Н в мо мент действия импульса синхронизации Таким образом, выходной сигнал первого стробоскопического преобразователя 12 повторяет форму входного напряжения, но период выходного сигнала равен времени регистрации кривой дифференциальной восприимчивости. Далее выходной сигнал поступает на вход X двухкоординатного регистратора 11, Кроме того, с выхода синхронизатора импульсы U{.y, поступают на один вход коммутатора 13 непосредственно, а на второй - через управляемый элемент 17 задержки (фиг. 2,в). Коммутатор 13 поочередно с частотой коммутации напряжением УЗГ (фиг. 2, г) задающего генератора 18 подает на синхронизирующий вход импульсного источника 5 света, который излучает световые импульсы Ф (фиг. 2,д). В качестве импульсного источника 5 света, например, используется оптический квантовый генератор непрерывного действия с электрооптической ячейкой Поккельса. Световые импульсы проходят поляризатор 6 и падают на испытуемый образец 3. Азимут поляризации световых импульсов, отраженных от испытуемого образца 3, изменяется по отношению fe азимуту поляризации падающих световых импульсов на угол Ц) (фиг. 2,е прямо пропорциональный величине мгновенной намагниченности освещенного участка испытуемого образца 3, причем величина угла ( меняется с частотой коммутации, определяемой задающим генератором 18. После прохождения анализатора 7 световые импульсы преобразуются приемником 8 излучения в электрический сигнал (фиг. 2,ж), первая гармоника U (фиг. 2,з) которого пропорциональна динамической дифференциальной восприимчивости, времени задержки 1,дд (фиг. 2,в) и скорости изменения напряженности Н пе ремагничивающег(5( поля. Далее сигнал усиливается предварительным узкЬпбг лосным усилителем 9 и после выпрямления синхронным детектором 10 поступает на вход Y двухкоординатного регисимости выходного напряжения от времени задержки зад скорости изменения напряженности перемагнимивающего поля Н, необходимо чтобы величина задержки была обратно пропорциональна скорости изменения напряженности Н перемагничивающего поля. Это обеспечивается следующим образом. Напряжение с преобразователя k напряженности магнитного поля в электрический си|- нал поступает на дифференциатор 15, выходное напряжение которого прямо пропорционально скорости изменения напряженности магнитного поля, далее оно поступает на стробоскопический преобразователь 16, выходное напряжение которого пропорционально мгновенному значению скорости изменения напряженности магнитного поля в момент действия импульса синхронизации Под действием этого напряжесинхрния управляемое устройство задержки изменяет время задержки зсгд импуль синхронизации, что и обеспечиваетрегистрацию динамической кривой дифференциальной восприимчивости. Таким образом, автоматическое измерение динамической дифференциальной восприимчивости осуществляется путем / последовательного измерения разности углов магнитооптического вращения при двух напряженностях магнитного поля, отличающихся на малую постоянную величину. Формула 1Тзобретения Магнитооптический гистериограф, содержащий генератор переменного тока , первый вывод которого через последовательно соединенные намагничиваю щую систему и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал соединен с общей шиной, с которой соединен также второй вывод генератора переменного тока, on- тически связанные импульсный источник света, поляризатор, намагничивающую систему, анализатор, приемник излучения, выход которого через последовательно соединенные предварительный узкополосный усилитель и синхронный детектор подключен к входу Y рвухкоординатного регистратора, вход X ко-- торого соединен с выходом первого тробоскопического преобразователя, ервый вход которого объединен с вхо795+9

дом синхронизатора и подключен к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, второй вход первого стробоскопического преобразователя объединен с первым вхо- 5 дом коммутатора и подключен к выходу синхронизатора, второй вход коммутатора подключен к выходу задающего генератора и к другому входу синхронного детектора, выход коммутатора под- Ю ключен к входу импульсного источника света, отличающийся тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей, в него введены дифференциатор, второй стробоскопический 15 преобразователь и управляемый элемент задержки, выход которого подключен к третьему входу коммутатора, вход дифференциатора соединен с входом синхро-. низатора, а выход через второй стро- го

28

боскопический преобразователь соединен с управляющим входом управляемого элемента задержки, вход которого подключен к выходу синхронизатора и к другому входу второго стробоскопического преобразователя

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 31-35.

кл. G 01 R 33/12, 11.02.80.

p,

1 I j