Способ измерения диаграммы прейсаха и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения диаграммы Прейсаха, основанный на перемагничивании по частным циклам, отличающий с я тем, что, с целью повхшения точности и производительности измерения, магнитное состояние образца устанавливают в определенной точке на ветви предельного гистерезисного цикла, периодически перемагничивают образец импульсным полем в состояние насьпаения и подмагннчивают модулирующим полем с пёриод ш, в два раза превышающим период следсива- . ния импульсов перемагничиваккцегося поля, стробируют сигаал нап1М1жения, вепткна которого в каждый момент времени пропорциональна дифферёнциальнсЛс восприимчивости на восходящей ветви частного цикла перемагничивания, причем моменты стробирования устанавливают соответствующими определенному значению напряжения поля в образце, выделяют в стробированном сигнале гагмоническую составляющую с периодом модулирующего поля, при этом модулирующее попе изменяют во времени по закону меандра, симметрично относительно нулевого уровня, причем моменты переключения полярности модулирующего поля с юпадают с момен тами максимального значения импульсного перемагничивающего попя, и по отношению амплитуды этой составляющей к амплитуде модулирующего поля судят о плотности распределения частиц на диаграмме Прейсаха в точке, координаты которой определяются в соответствии с соотношениями VA - ПР - - Н - Р , Ва .гае Р, соответственно по смещения и коэрцитивная сцпе в точке, гае определяется плотность распределения п( начрвженности подя в образце, соответствующее исходному состоянию на ветви предельного цикла; Ь - значение напряженности поля в образце и моМент строби;о рования. 2. Устройство для осуществления споОд 00 00 соба по п. 1, содержащее генератор тока с намагничивающей обмоткой, измерительную оЬмотку, измерительный резистор, последовательно соединенные регулируемый ИСТОЧНИК напряжения, нуль-орган и стробог сжопический смеситель и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повыпеиия точности н производительности измерения, в него диполиительно введены катушка взаимной индукшвности, входная пара зажимов которой включена между намагничивающей обмоткой и измерительным резистором.

C0l03 СОВЕТСКИХ

ОС Н .4П

РЕСПУБЛИК (19l (11) „,„, 801В ЗЗ/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Н. ABT0PCHO5Af СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3352368/18-21 (22) 04.11.81

;(46) 23.05.83. Бюл. М 19 (72) А. Ф. Рейцерман (71) Институт физики металлов Ураль ского научного центра АН СССР (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Вробпевский А. А. и цр. Физи» ческие основы магнитной звукозаписи.

М., "Энергии, 1970, с. 387.

2. Авторское свицетельство CCCP

l4 504160, кп. 601 R 33/12, 1975.

1(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ, НРЕЙСАХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУШЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ измерения диаграммы

Прейсаха, основанный на перемагничивании по частным циклам, о. т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повыюния точности и производительности измерения, магнитное состояние образца устанавливают . в определенной точке на ветви предельного гистерезисного цикла, периодически перемагничивают образец импульсным полем в состояние насыщения и подмагннчивают моцулируюшим полем с периодом, в два раза превышающим период следов ния импульсов перемагничиваюшегося поля, стробируют сигнал напряжения, величина которого в каждый момент вре мени пропорциональна дифференциальной .. восприимчивости на восхоцяшей ветви частного цикла перемагничивания, причем моьенты стробирования устанавливают соответствующими определенному значению напряжения поля s оoб рpаeэeцaеe, выцеляют в стробированном сигнале гармоническую составляющую с периодом моцулируюшего поля, при этом моцупируюшее лопе изменяют во времени по закону меанцра, сим метрично относительно нулевого уровня, причем моменты переключения полярности . моцулируюшего поля совпадают с моментами максимального значения импульсного перемагничиваюшего поля, и по отно» шению амплитуды этой составляющей к амплитуде модулируюшего поля суцят о плотности распределения частиц на диаг- рамме Прейсаха в точке, координаты ко торой опрецеляются в соответствии с соотношениями

Ъ- Иди ! гце 5а 5,- соответственно поцв смещения и KospIlHTHBHBQ оища в точке гце определяет и плотность распределения

- значение нат риженности поля ир в образце, соответствующее исходному состоянию на ветви предельного цикла;

° Q — значение напряженности поля в. образце и момент строби рования.

-2. Устройство цля осуществления сто соба по и, 1, содержащее генератор тока с намагничиваюшей обмоткой, измерительную обмотку, измерительный резистор, по следовательно соединенные регулируемый источнйк напряжения, нуль-орган и стробо. скопический смеситель и регистрирующий прибор,отличaþmååся тем, что, с целью повыпеиия точности и произвоцительности измерения, и него допог иитепьно введены катушка взаимной. индуктианости, вхоцная пара зажимов которой включена межцу намагничиваюшей об моткой и измерительным резистором, l019383 динен с входом стробоскопического смесителя, и фильтр, вход которого соединен с выходом стробоскопического смесителя, а выход с входом регистрирующего прибора. где

=(з 2} (Z - „}

hg=(%p-) „) (, - Ag), Основная погрешность этого способа связана с измерением приращений, пред» ставляющих разность величин, существенно превышающих результат вычитания. Такая операция сопровождается большой случайной составляющей относительной погрешности. Кроме того, способ обладает низкой производительностью, так как для получения одного значения плотности диаграммы Прейсаха s точке (малой прямо 35 угольной области) необходимо произвести измерение координат четырех точек на частных циклах перемагничивания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой- 40 ство для измерения магнитных свойств образцов из ферромагнитных материалов, содержащее .последовательно соединенные генератор, усилитель, резистор, намагни чиваюшую и измерительную обмотки, интеко 45 ратор, стробоскопический смеситель, циф ровой вольтметр, цифропечатающее устройподключенным к второму асоду нуль-органа, блок деления, один из входов которо го соединен с выходными зажимами ка тушки взаимной индуктивности, другойс измерительной обмоткой, а выход сое

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения диаграммы Прейсаха поли» кристаллических ферромагнитных матеви алов. 5

Известны способы измерения диаграммы

Прейсаха при перемагничивании по часэ» ным циклам гистерезиса 1), когда предварительно размагниченный образец намагничивают в поле Q4, перемагничи- 10 вают посгидовательно s полях big и и соответственно измеряют его намагни ченность Д и 3„. Затем вновь раэмагниченный образе намагничивают в поле

I 1, -гЬ,| и перемагничивают в тех же полях 15 4 и ф, соответственно измеряют намагнйченность и 34. Усредненную плотность диаграммы Прейсаха в прямоугольной об- ласти определяют по выражению 3 20

9 = ь Г

2 ство, регулируемый источник напряжения и:яульорган, входы которого подключены к резистору и источнику, а выход - к стробоскопическому смесителю $2) .

Такое устройство, в принципе, позволяет измерять диаграмму Прейсаха, однако обладает большой погрешностью измерения малых приращений намагниченности и низ- кой производительностью измерений.

Белью изобретения является повышение точности и производительности измерения диаграммы Прейсаха.

Цель достигается тем, что согласно способу, основанному на перемагничивании по частным циклам, магнитное состояние образца устанавливают в определенной точке на ветви предельного гистерезисного цикла, периодически перемагничивают образец импульсным полем в состояние насыщения и псдмагничивают модули», рующим полем с периодом, в llBG paaa превышающим период следования импуль сов перемагничивающего поля, стробируют сигнал напряжения, величина которого в каждый момент времени пропорциональ на дифференциальной восприимчивости образца на восходящей ветви частного цикла. перемагничивания, причем моменты стробирования устанавливают соответствующими определенному значению напряженности поля в образце, выделяют в стробированном сигнале гармоническую составляющую с периодом модулирующего поля, при этом модулируюшее поле изменяют во времени по закону меандра, симметрично относи тельно нулевого уровня, причем моменты переключения полярности модулирующего поля совпадают с моментами максималь ного значения импульсного перемагничи-. ,вающего поли и по отношению амплитуды этой составляющей к амплитуде модулируюшего поля, судят о плотности распределения частиц на диаграмме Прейсаха. в точке, координаты которой определяются в соответствии с соотношениями

1019383

М м > .

2. !

Н =

% где H и Н - соответственно поле смеше»

В ния и коэрцитивная сила в точке, гце опрецеляется плотность распределения;

4 - значение напряжения поля s

}0 образце, соответствуюшее исходному состоянию иа ветви предельного цикла; }} — значение напряженности поля . в образце в момент строби-, рования.

В устройство, реализующее способ, содеркашее генератор тока с намагничиваюшей обмоткой, измерительную обмотку, измерительный резистор, последовательно соединенные регулируемый источник напряжения; нуль-орган и стробоскопический смеситель и регистрирующий прибор, до попнительно введены катушка взаимной индуктивности, входная пара зажимов которой включена между намагничиваюшей обмоткой и измерительным резистором, подключенным к второму входу нуль-орга» на, блок деления, один из входов которого соединен с выходными зажимами ка тушки взаимной индуктивности, другой с измерительной обмоткой, а выход соединен с входом стробоскопического смесителя, и фильтр, вхоц которого соединен с выходом стробоскопического смесите

as, а выход - с вхоцом регистрируюшего прибора.

На фиг. 1 представлена aoaam ная схема устройства; на фиг. 2 (а, б, в, r) - графики напряженности поля в об40 резце }, напряжения прОпорционального дифференциальной восприимчивости на циклах церемагничивания + стробируюших импульсов Ц„,, гармонической составляюшей частоты моцулируюшего поля, выделенной из стробированного сигналаОср, на фиг. 3 (а, б) - состояния испы-, туемого образца при перемагничивании соответственно на кривых перемагничива ния и на плоскости диаграммы Прейсаха. ® чункциональная схема устройства (фиг. 1), реализующего способ, соцержит последовательно соециненные генератор 1 тока, намагничиваюшу1о обмотку 2 образ .ца 3 и измерительный резистор 4, измеря® тельную обмотку 5, регулируемый источ ник 6 напри}кения, стробоскопический сме ситель 7, нуль-орган 8, один иэ входов которого соецинен с измерительным резистором 4, другой с выхоцом.регулируе мого источника 6 напряжения, а выход

: с одним из входов стробоскопического

:. смесителя 7, катушку 9 взаимной индук тивности, входная пара зажимов йоторой включена последовательно с намагничи- ваюшей обмбткой 2, блок 10 деления, один из входов которого соединен с выходными зажимами катушки 9 взаимной инцуктивности, . другой - с измерительной обмоткой 5, регистрируюший прибор 11, фильтр 12, вход которого соединен с выходом стробоскопического сме сителя 7, а выход с вхоцом регистрирующего прибора 11.

Устройство работает слецуюшим обра» эом.

В намагничиваюшую обмотку 2 (фиг. 1) образца 3 }поступают импульсы тока, по стоянный ток и модулируюший ток от генератора 1, созцаюшие поле (фиг. 2С}).

Пусть в исходном состоянии, определяемом суммой напряженностей постоянного и моцулируюшего с амплитуцой цод полей, магнитное состоиние образца соответству ет точке }и (фиг. ЗО.) и положению фронта перемагничивания, пересекающего ось Н},}. в точке }} со значением поля Ь„ кР} } (фиг. Зд). В первый полупериод моцулируюшего поля под действием переднего фронта импульсного поля состояние образца изменяется по восхоцящей ветвищ-А-P частного цикла до насыШения в цоле }В (фиг. 30). Этому соответствует перемешение фронта перемагничивания в напрев пении, показанном стрелкой на фиг. 35, до положения, соответствующего полю }

Нульорган 8 вырабатывает короткие

9 строб импульсы 0} в момент равенства напряжения, поступающего от источника 6 напряжения и напряжения с измерительно го резисторе 4. Пусть в момент4+ дейст» вия строб-импульса (фиг. 26) состояние образца, определяемое полем }}А (фиг. 30,Б ) соответствует точке А на фиг. 30 и поло жению Ф вЂ” с) перемешаюшегося фронта перемагничивания на фиг. Sf. Тогда интегральное значение плотности распределе ния на элементарной плошацке }n, in с

Q, соответствуккцей перемешению фронта вблизи положения }}}-q, определяется в

t соответствии с соотношением .) f 65=Þ„(9), в,ю, сЦ, гце д31 (Ф} 2 - обозначает малое црирашение намагниченности вблизи точки А на восхоцяшей ветвям-А-P част»

1019383

40 дз,,® аэ м ви аь моА

Напряжение, пропорциональное дифференциальной восприимчивости, получают на основании равенства сп «И, дМ дЬ И д -

S0 а а»,. гце ру- и — - соответственно скорости

Й55 изменения намагниченности и поля. На- пряжения, . пропорциональные величинам— и, поступают соответственно с измеельной обмотки 5 и с выхоцных зажи ного цикла, соответствующее приращению поля Ц л и пересечению фронтом перемагничивания элементарной плошацки и, м, 1

, (фиг. 3 ).

В момент достижения перемагничиваюшим импульсным полем максимального значения переключается знак моцулирую щего поля, так что к .началу слецуюшего импульса перемагничиваюшего поля состояние образца устанавливается в точку И на фиг. 3d, что соответствует положению фронта перемагничивания, пересекающего ocb Нлч в точке И, со значением поля пР = + „оАна фиг. ЗсГ Поц действием импульсного поля, соответствуt5 юшего второму полупериоду моцулирующего поля, изменение магнитного состояния происхоцит в соответствии с восходящим участкомл -А -P частного цикла, что

1 соответствует перемещению -фронта перемагничивания в направлении стрелки (фиг.

36). В момент 4g действия строб-импульса (фиг. 28) образец нахоцится в точке А (фиг. 30), что соответствует положению (С

Y2I- fI) фронта перемагничивания. При этом 5 интегральное значение плотности распределения на элементарной ллошацке лч, ур р определяется в соответствии с соотношением

Г,, fds=d3„ (y) гце С1 Э (4 ) обозначает малое приращение намагниченности вблизи точки А на восходящей ветвиp А -р,част

I l ного цикла, соответствующее пересече 35 нию фронтом перемагничивания элементарной ллощацкилч, щ, р, р на фиг. Зд.

Тогда искомая усреднения на элементарной площадке p, p, q,, Ц плотность распределения будет равна д 3<+(%)-Ю ч.(М М% % над,И мов катушки 9 взаимной инцуктивности Р на вход блока 10 цележя, Напряжение

Ц (фиг. 2S) поступает на один из вхо цов стробосколического смесителя 7, на другой вхоц которого поступают стробимпульсы астр.

Принимая во внимание малую цлитель- ность импульсов поля по сравнению с их периодом слецования, можно считать, что на выхоце,стробоскопического .смесителя 7 получается послецовательность импульсов, слецуюших с частотой слецования импульсов поля. Импульсы получен ной последовательности промоцулиЛованы мгновенным значением сигнала Ц изменяющимся с периодом модулирующего поля. Имея в виду малую цлительность строб-импульса эту модуляцию можно считать гармонической. Сигнал на выхо» це стробоскопического смесителя может быть прецставлен как проиэвецение напряжения ()ñòp и моцулируюшего сигнала и в форме разложения по Фурье соответствует выражению

U =(A 5cosQ4) Е. C„cosKcot к=о гце 0 - сигнал на выходе стробоскопического смесителя;

А - полусумма значений напряжения О в моменты времени ф и ув

В - полураэность значений напряжения g â моменты времени

Я - частота изменения знака моцулирующего поля; (g=gQ- частота следования строб-. импульсов; (. - коэффициенты разложения напряжения О <го в ряц Фурье.

Гармоническая составляющая UQ,÷àcòîтыЯ. вьщеляется на выхоце фильтра 12 и определяется в соответствии с соотно

;лением

Uy.=Ь(Со - С„)C

Таким образом, при неизменном значении амплитуды моцулируюшего поля > амплитуда напряжения на выхоце фильтра, измеряемая регистрирующим прибором 11, пропорциональна значению плотности распределения, олрецеленной в соответствии с выражением (1) .

Другим примером конкретной реализации способа является сйособ, при котсром установление исходного состояния на ветви

7., 1019383 8 йрецельного цикла производиуся иэмери Повышение точности в- способе связательным импульсным полем. При етом но с тем, что процедура измерений не перед началом измерительного импульса включает операций определения разности магнитному состоянию образца соответ близких величин, как в извесжом, где цля ,ствует точкаф на фиг. Эц, .достижение у опрецеления одной точки gsarpaMMbl Прбйисходного состояния на ветви прецельного cams необхоцимо произвести измерения цикла происходит в момент максимума двух прирашвний намагниченности и двух измерительного импульса, а восхоцяшая lIpHp88leHHI Holl9, ветвь частного цикла реализуется на зад Способ и устройство для его осушесъ. нем фронте измерительного и переднем 10 вления позволяет сушвственно повысить фронте перемагничиваюшего импульсов производи юльность измерений, так как поля. цля измерения значения плотности рас

Преимушеством такого решения явля - пределения в одной точке необходимо лишЬ ется снижение тепловых потерь и упрояж установить требувмуку величину напряже ние конструкции намагничяваюшего уст- И ния регулируемого источника напряжения, ройства при испытании образцов с высо- требуемую величину постоянного тока и кой коерцитивной силой в поле соленоида. считать результат на вольтметре.

101 9383

Оу

ФисЗ

- ВНИИПИ Заказ 3696/40 . Тираж 710 Подписное финиад ППП Патент, г. Ужгород„ул. Проектная, 4