Гистериограф

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (б)) 4 G 01 R 33/14 33/06 ( ф - f (" г

13 fll

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2661709/18 — 21 (22) 06. 09. 78 (46) 30. 06. 87. Бюл. Ф 24 (71) Физико-технический институт

AH ТССР (72) И.Н.Сапранков и С.Г.Арушанов (53) 621. 317. 44 (088. 8) (56) Гистериограф У5022. Справочник

Ферриты и магнитодиэлектрики. /Под ред. Н.Д.Горбунова и Г.А.Матвеева.

М.: Советское радио, 1968, с. 51-53. (54)(57) ГИСТЕРИОГРАФ, содержащий намагничивающую обмотку, подключенную к генератору переменного тока, два датчика Холла, выходы которых соединены с входами усилителей переменного тока, элементы компенсации и регистрирующий прибор, о т л и— ч ающ ий ся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два фазочувствительных детектора, два полосовых фильтра и синхронизируемый генератор опорных ыкпульсов, выход которого соединен с опорными входами фазочувствительных детекторов, причем выходы фазочувствительных детекторов соединены с соответствующими полосовыми фильтрами, выходы которых подключены к входам регистрирующего прибора, а сигнальные входы

/ фазочувствительных детекторов подключены к выходам усилителей переменного тока.

Изобретение относится к средствам измерений свойств магнитных материалов и предназначено в основном для снятия динамической петли гистерезиса тон к их магн итных пленок. 5

Известен гистерио граф, который содержит намагничивающую систему в виде двойного симметричного ярма с размещенными на нем обмотками, подключенными к генератору переменного то- 10 ка, и два датчика Холла с соответствующими измерительными трактами и графопостроителем. Обмотка намагничивания расположена на симметричном ярме так, что при ее запитке перемен- 15 ным током основной магнитный поток, вызываемый магнитодвижущей силой этой обмотки с током, пронизывает боковые стержни и зазоры в них, создавая в последних намагничивающее образец 20 магнитное поле. Напряженность намагничивающего магнитного поля измеряется датчиком Холла, размещенным в зазоре одного из боковых стержней ярма f1), 25

При подключении обмотки ярма к генератору переменного тока магнитный

t поток в центральном стержне ярма отсутствует, если в зазоре его боково-. го стержня отсутствует испытываемый образец, так как магнитная система в этом случае сбалансирована. При этом на датчик Холла, который установлен в зазоре центрального стержня ярма и предназначен для измерения 35 магнитной индукции в испытываемом образце, не действует переменное маг— нитное намагничивающее поле. Следовательно, вторая половина ярма с, расположенными на нем секциями обмотки 40 является в этом гистериографе элементом компенсации непосредственного влияния намагничивающего магнитного поля на датчик магнитной индукции в образце. Внесение в зазор одного из боковых стержней ярма испытываемого магнитного образца. приводит к разбалансу магнитной системы за счет уменьшения магнитного сопротивления этого зазора. Это приводит к появлению маг- >О нитного потока в центральном стержне ярма, амплитуда которого пропорцио- . нальна магнитной индукции в испытываемом образце.

Сигналы, снимаемые с каждого из датчиков Холла, являются аналогами магнитной индукции в образце и напря1 1320782 2 женности действующего на него магнитного поля.

Недостатком известного гистериографа является его низкая точность, которая не позволяет производить регистрацию динамической петли гистереэиса тонких магнитных пленок при толщине последних менее сотых долей миллиметра.

Цель изобретения — повышение точности гистериографа.

Поставленная цель достигается тем, что гистериограф, содержащий намагничивающую обмотку, подключенную к генератору переменного тока, два датчика Холла, выходы которых соединены с входами усилителей переменного тока, элемент компенсации и регистрирующий прибор, введены два фазочувствительных детектора, два полосовых фильтра и синхронизируемый генератор опорных импульсов, выход которого соединен с опорными входами фазочувствительных детекторов, причем выходы фазочувствительных детекторов соединены с соответствующими полосовыми фильтрами, выходы которых подключены к входам регистрирующего прибора, а сигнальные входы фазочувствительных детекторов подключены к выходам усилителей переменного тока.

На фиг. 1 изображена блок-схема гистериографа на фиг. 2 — осциллограммы сигналов в гистериографе поясняющие принцип его работы.

В узел 1 намагничивания помещают испытываемый образец 2. Катушка 3 узла намагничивания подключена к выходу генератора 4 переменного синусоидального тока. Напряженность намагничивающего образец поля измеряется посредством датчика 5 Холла, а индукция в испытываемом образце 2 — посредством 6 датчика. Оба датчика запитываются от генератора 7 разнополяр.ных прямоугольных импульсов. Выходы датчиков 5 и 6 Холла подключены к входам соответствующих измерительных усилителей 8, выходы которых подсоединены к сигнальным входам фазочувствительных детекторов 9, выходные напряжения которых подводятся посредством полосовых фильтров 10, к входам регистрирующего прибора 11. Опорные

55 входы фазочувствительных детекторов

9 соединены с выходом генератора 12 опорных однополярных импульсов удвоенной частоты, синхронизируемого ге3 1320 нератором питания датчиков. Для минимизации непосредственного влияния намагничивающего поля на датчик 6 индукции в испытуемом образце использу ется элемент 13 компенсации этого влияния, Устройство работает. следующим образом.

При подключении катушки 3 узла 1 намагничивания к генератору 4 пере- 10 менного тока создается периодическое перемагничивающее образец магнитное поле. Для измерения напряженности намагничивающего образец поля используют датчик 5 Холла. Датчик Холла 6 15 используют для измерения индукции в испытательном образце. Этот датчик размещается в намагничивающем узле так, чтобы влияние намагничивающего поля на датчик при отсутствии испыты- ?p ваемого образца было минимальным.

Осциллограммы на фиг. 2 для наглядности приведены для двух различных моментов времени и справедливы для процессов происходящихкак в тракте из- -?5 мерения напряженности намагничивающего поля,так ив тракте измерения магнитной индукции в испытываемом образце.

Осциллограммы а соответствуют случают, когда положительные импуль- С сы управляющего тока датчика совпадают с максимумами положительных значений напряженности намагничивающего поля, действующего на один из датчиков Холла, или с максимальными зна- 35 чениями индукции в образце, действующей на второй датчик Холла, соответственно. Осциллограммы 5 соответствуют ситуации,противоположнойпервой.

Генератор 7 питания датчиков 5 4О и 6 вырабатывает разнополярные прямоугольные импульсы равной амплитуды период Т, следования котОрых квази3 равен периоду повторения генератора

4 переменного тока, а следовательно, 45 почти равен периоду колебаний напряженности Т„намагничивающего поля и индукции в образце 2 (фиг. 2а, б).

При запитке управляющим током I>(t) датчиков Холла и воздействии на них переменного намагничивающего магнитного поля или поля рассеяния образца, соответственно в их выходных сигналах присутствуют три составляющие: остаточное напряжение U, датчика

Холла (фиг. 2а, б), которое может быть выражено зависимостью

U„,= RÄ, Z„(t),.

782 4 где R — сопротивление небаланса ост пластины датчика Холла.

Это напряжение повторяет собой форму управляющеro тока датчика, так как изменение направления управляющего тока датчика приводит к изменению полярности остаточного напряжения датчика, напряжение индукционной наводки Е„, (фиг. 2а, б), возникающее за счет токосцепления датчика с магнитным полем

d В(t)

Е = Я ь инд ><В где Я, — эквивалентная площадь конзкь тура, образованного конструктивными элементами датчика Холла;

B(t) — магнитная индукция действующего на датчик магнитного поля, холловское напряжение U датчика (фиг. 2а, б), которое пропорционально управляющему току датчика и индукции действующего на него магнитного поля, т.е.

П„ = у Z„(t) В(г.), где " — чувствительность датчика.

Поскольку изменение полярности импульсов управляющего тока датчиков в рассматриваемые промежутки времени сопровождается квазисинхронным изменением направления действующего на него магнитного поля, то холлов ское напряжение представляет собой в пределах рассматриваемых временных интервалов однополярные импульсы. Осциллограмма холловского напряжения, снятая за более длительный промежуток времени, представляет собой импульсную последовательность, модулированную по амплитуде. Форма огибающей импульсной последовательности повторяет собой форму индукции магнитного поля, действующего на датчик, но в отличии от нее имеет значительно больший период повторения.

Результирующий сигнал (фиг. 2а,б) на выходе датчика, и на выходе усили теля 8 представляет собой сумму трех перечисленных составляющих. Паразитные сигналы (индукционная наводка в цепях датчика Холла и его остаточное напряжение) изменяются с частотами

Я„ и Я> соответственно,а огибающая холловского напряжения датчика изменяется во времени с разностной частотой этих сигналов, т. е ° 6 а = ы „- и ц нф

Sf

Фет

Ug

S и

I им

Ф иь

Составитель И. Куницын

Техред В.Кадар Корректор M.Øàðoøè

Редактор Е.Копча

Заказ 2657/50

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул.Проектная, 4

5 13

С выходов усилителей 8 переменного тока эти напряжения подаются на сигнальные входы соответствующих амплитудных фазочувствительных детекторов

9, которые работают в ключевом режиме (фиг. 2а, 6) поскольку на их опорные входы поступают однополярные импульсы, частота повторения которых вдвое больше частоты повторения импульсов управляющего тока датчиков. Опорные однополярные импульсы получают в генераторе 12 опорных импульсов синхронизируемом генератором 7.

Осциллограмма 7а, б иллюстрирует форму выходных напряжений фазочувствительных детекторов, представляющих собой сигналы типа меандр, смещенные

20782 6 относительно нулевого (среднего) положения. Уровень смещения пропорционален холловской ЭДС датчика, на выходе соответствующего датчика определяют измеряемую магнитную индукцию в исследуемом образце и напряженность намагничивающего его поля. Для получения полезной информации об измеряемых величинах необходимо выделить

10 из выходного сигнала составляющую с разностной частотой ьц . Это осуществляется при помощи полосовых фильтров

10, которые настроены на раэностную частоту Ь(о . Выходное напряжение по15 лосовых фильтров свободно от влияния остаточного напряжения датчика и индукционной наводки в его цепях.