Магнитооптический гистериограф

 

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЁРИрГРАФ , содержащий оптически связанные источник излучения, поляризатор , анализатор и приемник излу- . чения, последовательно соединенные генератор переменного тока, намагничивающий блок и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, последовательно соединенные стробоскопический преобразователь, синхронизатор и коммутатор,,подключенный к управляющему входу источника излучения , а также последовательно соединенные узкополосный усилитель, синхронный .детектор к регистратор,второй вход которого подключен к выходу стробоскопического преобразователя , вторым входом соединенного с первым входом коммутатора при этом выход преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал подключен к выходу стробоскопического преобразователя, а выход приемника излучения - к входу узкополосного усилителя, отличающийся тем,ЧТО, с целью повышения точности измерений, в него i дополнительно введены последовательно соединенные сумматор, делитель (Л частоты, генератор пилообразного напряжения, фильтр нижних частот, и компаратор, при этсм первый и второй входы сумматора соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, вход фильтра нижних частот подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектоX ) ра и третьим входом коквиутатора. D1 :о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) G 0 1 Н 3 3/ 1 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3526739/18-21 (22) 21.12.82 (46) 23.03.84. Бюл. 9 11 (72) В.Б. Архангельский, С.Ф. Глаголев, B.A. Жуков, В.A. Панов и M.M. Червинский (53) 621.317.44 (088.8) (56) 1. Глаголев С.Ф., Червинский M.È. Магнитополяриметр

Керра для определения локальных динамических магнитных характеристик.

Труды метрологич. ин-тов СССР, 1979, Вып. 233(293), с. 31-35.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 883822, кл. 0 01 В 33/12, 1980 (прототип). (54) (57) МАГНИТООПТИЧЕСКИИ ГИСТЕРИОГРАФ, содержащий оптически связанные источник излучения, поляризатор, анализатор и приемник излучения, последовательно соединенные генератор переменного тока, намагничивающий блок и преобразователь .напряженности магнитного поля в электрический сигнал, последовательно соединенные стробоскопический преобразователь, синхронизатор и коммутатор,,подключенный к управлякщему входу источника излучения, а также последовательно соединенные узкополосный усилитель, *синхронный .детектор и регистратор,второй вход которого подключен к выходу стробоскопического преобразователя, вторым входом соединенного с первым входом коммутатора, при этом выход преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал подключен к выходу стробоскопического преобразователя, а выход приемника излучения — к входу узкополосного усилителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные сумматор, делитель частоты, генератор пилообразного напряжения, фильтр нижних частот. и компаратор, при этом первый и второй входы сумматора соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, вход фильтра нижних частот подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектора и третьим входом ко)мутатора.

1081579

55

Изобретение относится к магнитным измеренийм, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической петли гистереэиса, основанным на эффектах

Керра и Фарадея, и может быть использовано для изучения магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков.

Известен магнитооптический гистериограф для регистрации динамических петель гистерезиса, основанный на эффектах Фарадея и Керра, содержащий источник излучения, поляризатор, намагничивающую систему для перемагничивания образца с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, генератор переменного тока, анализатор, приемник излучения, предварительный широкополосный усилитель, двухкоординатный регистратор (осциллограф ) f, 1 ).

Однако такой магнитооптический гистериограф обладает рядом недостатков. Ему свойственны значительная аддитивная погрешность регистрации, обусловленная шумами источника и приемника излучения, попадающими в широкую полосу пропускания регистрирующей системы, а также ограниченный сверху частотный диапазон перемагничивания образцов иэ-за необходимости расширения полосы пропускания регистрирующего тракта при увеличении частоты перемагничивания и соответствующего возрастания аддитивной погрешности.

Наиболее близким к изобретению по техни ческой сущности является магнитооптический гистериограф, в котором использован метод оптического стробирования с разовой коммутацией для регистрации динамических петель гистереэиса, содержащий оптически связанные источник излучения, поляризатор, анализатор и приемник излучения, последовательно соединенные генератор переменного тока, намагничивающий блок и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, последовательно соединенные стробоскопический преобразователь, синхронизатор и коммутатор, подключенный к управляющему входу источника излучения, а также последовательно соединенные узкополосный усилитель, синхронный детектор и регистратор, второй, вход которого подключен к выходу стробоскопического преобразователя, вторым входом соединенного с первым входом коммутатора, при этом выход преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сргнаЛ подключен к выходу стробоскоПического преобразователя, 5 t0

35 а выход приемника излучения — к входу узкополосного усилителя f2).

Однако известному гистериографу свойственна неудовлетворительная точность, обусловленная широким частотным спектром импульсного потока излучения, создающим помеху на частотах, близких к частоте регистрации.

Уменьшение влияния помехи на результат измерения может быть достигнуто уменьшением полосы пропускания регистрирующей системы, однако это приводит к увеличению времени регистрации, а следовательно, и увеличению погрешности, обусловленной дрейфом выходного сигнала. цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитооптический гистериограф, содержащий оптически связанные источник излучения, поляризатор, анализатор и приемник излучения, последовательно соединенные генератор переменного тока, намагничивающий блок и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, последовательно соединенные стробоскопический преобразователь, синхронизатор и коммутатор, подключенный к управляющему входу источника излучения, а также последовательно соединенные узкополосный усилитель, синхронный детектор и регистратор, второй вход которого подключен к выходу стробоскопического преобразователя, вторым входом соединенного с первым входом коммутатора, при этом выход преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал подключен к выходу стробоскопического преобразователя, а выход приемника излучения — к входу узкополосного усилителя, дополнительно введены последовательно соединенные сумматор, делитель частоты, генератор пилообразногб напряжения, фильтр нижних частот и компаратор, при этом первый и второй входы сумматора соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, вход фильтра нижних частот подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектора и третьим входом коммутатора.

На фиг.1 изображена структурная схема магнитооптического гистериографа у на фиг. 2 — диаграмма формирования потока, падающего на приемник излучения.

Иагнитооптический гистериограф содержит оптически связанные источник

1 излучения, поляризатор 2, анализатор 3 и приемник 4 излучения, последовательно соединенные генератор 5 переменного тока, намагничивающий

1081579

10 блок б и преобразователь 7 напряженности магнитного поля в электрический сигнал,,последовательно соединенйые стробоскопический преобразователь S, синхронизатор 9 и коммутатор 10, подключенный к управляющему входу источника 1 излучения, а также последовательно соединенные узкополосный усилитель 11, синхронный детектор 12 и регистратор 13, второй вход которого подключен к выходу стробоскопического преобразователя

8, вторым входом соединенного с первым входом коммутатора 10, при этом выход преобразователя 7 напряженности магнитного поля в электрический сигнал подключен к выходу стробоскопического преобразователя 8, а выход приемника 4 излучения — к входу узкополюсного усилителя 11, последовательно соединенные сумматор 14, делитель 15 частоты, генератор 16 пилообразного напряжения, фильтр 17 нижних частот и компаратор 18, при этом первый и второй входы сумматора 14 соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора 9, вход фильтра 17 нижних частот подключен к второму входу компаратора 18, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектора 12 и третьим входом коммутатора 10, а также образец 19.

Магнитооптический гистериограф работает следующим образом.

Генератор 5 переменного тока выраба ывае ток заданной частоты, который с помощью намагничивающего блока 6 преобразуется в напряженность магнитного поля Н(фиг.2a), перемагничивающую испытуемый образец 19. В качестве намагничивающего блока б используется система катушек

Гельмгольца, а в качестве генератора 5 переменного тока, усилитель мощности, подключенный к генератору переменного синусоидального напряжения. С выхода преобразователя 7 напряженности магнитного поля в электоический сигнал, например, образцового регистратора. переменное напряжение поступает на вход синхронизатора 9, который вырабатывает импульсы синхронизации с большой скважностью и частотой, равной частоте входного напряжения. Импульсы на первом U и втором U2 выходах синхронизатора 9 отличаются между собой лишь фазовым сдвигом на 180 (фиг. 2 б, в),причем фазовый сдвиг импульсов синхронизации по отношегию к выходному напряжению медленно и монотонно изменяется. Время, в течение которого фазовый сдвиг изменяется на 360О, соответствует времени регистрации полной петли

65 гистерезиса С одного из выходов синхронизатора 9 импульсы гоступают на опорный вход стробоскопического преобразователя 8, который преобразует сигнал с выхода преобразователя 7 напряженности магнитного поля в медленно меняющееся напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению Н в момент действия импульса синхронизации. Таким образом выходной сигнал стробоскопического преобразователя 8 повторяет форму входного сигнала, но период выходного сигнала равен времени -регистрации петли гистерезиса. Далее выходной сигнал поступает на Х-вход двухкоординатного регистратора 13.

Кроме того, с обоих выходов синхронизатора 9 импульсы поступают на коммутатор 10 и через сумматор 14 на делитель 15 частоты. Коэффициент деления делителя 15 частоты устанавливается оператором и представляет собой нечетное число (2n-1), следовательно, выходные импульсы делителя

15 Пд (фиг.2 r) 16 следуют с частотой в (2п-1)/2 раз ниже частоты следования импульсов синхронизации.

Под действием этих импульсов генератор 16 пилообразного напряжения вырабатывает пилообразное напряжение (фиг.2 д), которое сравнивается компаратором 18 с постоянной составляющей этого напряжения, получаемое с помощью фильтра 17 нижних частот.

Выходное напряжение компаратора 18 (фиг.2 е) представляет собой прямоугольные имп.льсы с длительностью, равной половине периода и следующие с частотой в (2n-1)/2 раз ниже частоты следования импульсов синхронизации. Этим напряжением управляется коммутатор 10, который поочередно с частотой управляющего сигнала подает импульсы с выходов синхронизатора 9 на синхронизирующий вход импульсного источника 1 излу-, чения. В качестве импульсного источника 1 излучения используется лазер непрерывного действия с электрооптической ячейкой Поккельсэ. Излучаемые импульсным источником 1 импульсы излучения Ф (фиг.2 ж) проходят через поляризатор 2 и падают на образец 19. Азимут поляризации отраженных от образца

19 импульсов изменяется по отношению к азимуту поляризации падающих импульсов на угол ч, прямо пропорциональный величине мгновенной намагниченности М (фиг.2 з) освещенного участка образца 19, причем знак угла ч меняется с частотой выходного напряжения коммутатора 10.

После прохождения анализатора 3 изменение азимута поляризации импульсов излучения преобразуется

1081579

10 в изменение интенсивности Ф (фиг.2 и). Приемник 4 излучения преобразует падающий на него поток излучения в электрический сигнал, иэ которого узкополосным усилителем

11 выделяется и усиливается напряжение,изменяющееся с частотой выходного напряжения компаратора 18, детектируется синхронным детектором

12 и подается на У-вход двухкоординатного регистратора 13. Выходное напряжение синхронного детектора

12 повторяет форму периодического с частотой перемагничивания изменения намагниченности освещенного участка образца 19, но период этого напряжения равен времени регистрации петли гистерезиса.

Таким образом, при регистрации динамической петли гистерезиса исключается помеха в диапазоне частот 0,5-1,5 частоты регистрации.

Тем самым достигается повышение точности измерений. Магнитооптический гистериограф позволяет регистрировать динамические петли гистерезиса в широком диапазоне частот перемагничивания и значительно снизить погрешность измерения параметров магнитных материалов.

1081579

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1544/41

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. проектная,4

Составитель М. Клыкова

Редактор С. Патрушева Техред И.Метелева Корректор С. Шекмар