Устройство для исследования эффекта баркгаузена

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.10.75 (21) 2178925/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05,77.Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания07.07.77

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 557335 (51) М. Кл.-

С 0l g 33/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК 621.317.4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н. С. Казаков, А. Я, Чернокоз и A. Т. Шингарев (71) Заявитель

Владимирский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТА

БАРКГАУЗЕ НА

Изобретение относится к исследованию физических свойств материалов предназна2 чено для исследования эффекта Баркгаузена в ферромагнетиках.

Известно устройство для исследования эффекта Баркгаузена, содержащее намагничивающее устройство, намагничиваюшую измерительную обмотку и включенную на ее выходе измерительную цепь (11.

Недостатком известного устройства яв- 10 ляется низкая точность измерения.

Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее блок намагничивания, усилитель, фиксатор уровня, пороговое устройство, ключ, интегратор, дифференцируюшая 15 цепь, двухкоординатный самописец (21.

Недостатком этого устройства является невозможность исследования эффекта Баркгаузена в режимах перемагничивания, отличHbIx от

Д1 д1

=сеЫ я — = со11ь| применение которых позволило бы значительно расширить программу исси ..дов.1нпй. Кро.1е того, известным устройст д г . .ельзЯ Регис тРиРова ть зависимость д— „= е(н), 2б которая представляет больший интерес, чем зависимость 1- — = f (Н)

"P дн

Цель изобретения — повышение точности измерения в различных режимах намагничивания.

Достигается заданная цель тем, что устройство для исследования эффекта Баркгаузена, содержащего блок намагничивания, выход которого соединен с обмоткой намагничивания и последовательно соединен21ым резистором, измерительную обмотку, соединенную с последовательно включенными усилителями, фиксатором уровня, ключом и интегрируюшей цепью, пороговое устройство, вход которого соединен с выходом фиксатора уровня, а выход с управляюшпм входом ключа и выходом дифференцпруюшей

IIBIIH И СQMОПИСЕЦ ПОДК:1ЮЧЕ?.: 1:й Мс. ЖДУ ОО»

Меткой намагН11Чив HI ß 11 1 е .ПCTIlplM1 О11ОО—

ЖОНО ТРЕМЯ 1: ., . Е1 . 1,Э Юlпi. : l ".+i:i"М.11, ДОПОЛ—

НИТЕЛЫ ъ1М VC ) . (11Ò. .:.1: .1 : f2hglit 1 1 rl 11 КОММУ тирующим устрм .. .По .,:.1е1.1"1:й вхс котоPolo чеР ез пеРвУ1О 1! 11тс:. P 1111 . "11! 1 1О 1.е111. c l с 1! i— ненсвыходом 211ксате,:= - ..;. .:,1.,1:те1.О1:.-,. -ис выходом делителя:1.11i1 .:û-::.,::.::; . l:.. .iод ке557335

35 торого соединен с выходом второй интегрирующей цепи, а второй вход-с выходом третьей интегрирующей цепи; третий вход коммутатора также соединен с выходом третьей интегрирующей цепи; четвертый его вход с выходом интегратора, пятый — с выходом самописца, а выход коммутатора через дополнительный усилитель соединен с управляющим входом бпока намагничивания, вход второй интегрирующей цепи соединен с выходом порогового устройства, а вход треть. ей интегрирующей цепи — с выходом дифференцирующей цепи.

Функциональная схема устройства представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлеИ но устройство, выполненное в виде двух перекпючатепей на четыре положения каждый.

Схема состопт из намагничивающего устройства 1, первичного преобразователя, усилителя 2, фиксатора уровня 3, ключа 4, порогового устройства 5, интегратора 6, ди ференцируюшей цепи 7, трех интегрирующих цепей 8-10, аналогового делителя 11, усипитепя 12, коммутирующего устройства 13 и двухкоординатного самописца 14.

При изменении тока в намагничивающей цепи в измерительной обмотке певичного преобразователя индуцируются импульсы э. д. с., соответствующие скачкам Баркгаузена:

ЗО с7 к

Е,«)=- —,=-, „ в„as=-w,в,„„",ж

5к где g — число витков измерительной обмотки; — скорость приращения плошади поперечного сечения К-того домена,  — нормальная составляющая маг.пк нитной индукции в образце при скачке намагниченности-.

Из (1 ) следует, что К

2 Пк Z 1ll(К ()ДФ,=- и В ДБ =-(и В +S с

I( где T — длительность К-того скачка к

Баркгаузена;

А 5„— приращение площади домена Ь результате К-того скачка.

При этом эквивалентное приращение индукции в результате скачкообразного изменения намагниченности 3 ь5 тк к

ЬЭ св f . lñ1

4 где — площадь поперечного сечении первичного преобразователя

Импучьсы э. д. с. измерительной обмотки через усипитегпь 2 поступают на фиксатор уровня 3, поддерживающий заданное напряжение на входе порогового устройства 5.

Отсюда сигнал поступает на интегрирующую цепочку 8 и пороговое устройство 5, вырабатывающее прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, длительность которых равна длительности скачков Баркгаузена. Эти импульсы открывают ключ 4, через который с фиксатора уровня 3 на интегратор 6 поступают импульсы, соответствующие скачкам Баркгаузена. Кроме того, импульсы с порогового устройства 5 поступают на дифференцирующую цепь 7 и интегрирующую цепь 9. С дифференцирующей цепи

7 через диод, отсекаюший отрицательные импульс@, с частотой следования, пропорциональной длительности скачков Баркгаузене, импульсы постоянных амппитуды и длительности поступают на интегрирующую цепь 10.

Отсюда на первый вход делителя 11 подается напряжение, пропорциональное числу скачков ь M„а на второй вход с интегрирующей цепи 9 — напряжение, пропорциональное произведениюЮ, ьй С делителя 11 снимается напряжение, пропорциональное усредненной длительности скачка Баркгаузена„С интегрирующей цепи 8 снимается напряжение, пропорциональное Ь В.

Устройство позволяет исследоватЬ скачкообразные изменения намагниченности в четырех режимах; ьН ь3

=COtl5 4 =

ьй Ь С ь1 COTlS6 =СО П6 .

Если горизонтальный вход двужоординат ного самописца соединить с эталонным резистором, то в зависимости от того, какой сигнал поступает на вертикальный вход самописца с коммутирующего устройства 13, самописец регистрирует различные зависимости параметров скачков Баркгаузена.

5573М

С дй Г„, Y= E f e (t)c1t К, к= к дй т 5оСч

Ч 4

4Я 4М дэ v дB

Покажем возможность регистрации этих 2Q зависимостей. 4Н

1. Режим = сот и Переключатель

15-в положении 2 а) Если переключатель 16 находится в положении "а", на интегрирующую цепь 8 с 25 фиксатора уровня 3 поступает ряд последовательных импульсов, соответствующих скачкам Баркгаузена. В этом случае перо самописца отклоняется согласно выражению где С, — чувствительность самописца по каналу " у ";

cl t — постоянная времени интегрирующей цепи 8; д Й вЂ” число импульсов в интервале усреднения.

Последнее выражение с учетом (2) имеет вид лВ„

Y=

К-1

O д

Так как напряженность магнитного поля изменяется по линейному закону =А, 45

4Н

4N

К.A C ,(» КМ

Ol ЬН

Из последнего выражения видно, что самописец регистрирует зависимость = f (H)

А = б) Если переключатель 16 находится в положении о ", перо самописца отклоняется согласно выражению

rue 5<, - вольт-секундная площадь импульса постоянных амплитуды и длительности. 60

О учетом линейности изменения напряженности магнитного поля последнее выражение приводится к виду дй 4й

О чан 2дн (=А.5 С т, е. самописец регистрирует зависимость дН ((Н) в) Если переключатель 16 находится в положении 8 ", ч, г 4С к

Y= =К =К С

5 .4g "- М где чо — амплитуда импульса„

Таким образом, самописец регистрирует зависимость усредненнои длительности скачков Баркгаузена от напряженности маг" нитного поля Г = Х(Н). г) Переключатель 16-в положении "Г ".

В этом случае на вертикальный вход самописца с интегратора 6 поступает напряжение N И к

Н() = дВ =О е 1 (tlat к= к к= о где N — текущее значение числа скачков

Баркгаузена.

Из последнего выражения видно, что самописец регистрирует петлю гистерезиса, обусловленную скачкообразными изменениями намагниченности.

2. Режим — =сон51Пepeключaтeлb 15 в

43

0t положении "д ". В этом режиме зависимости регистрируются при положениях "о" и о" переключателя 16. а) Переключатель 16 в положении "о ".

Отклонение пера самописца в этом случае определяется выражением (4) „С учетом линейности изменения индукции 3 = A k это выражение приводится к виду и самописец регистрирует зависимость д м (4В

7 б) Переключатель 16 в положении "8 ".

В этом случае отклонение пера самописца определяется выражением (5), и самописец, на горизонтальный вход которого подается напряжение пропорциональное индукции, регистрирует зависимость 1 = ЙВ)

3. Режим — =сомМереключатель 15

Лф, в положении "д ".

В этом режиме зависимости регистрируются при положениях "о." и " " переключателя 1 5 и на горизонтальный вход самописца подается напряжение, пропорциональное усредненной длительности скачков Баркгаузена, изменяющееся по закону

l/

v-=Г=A t (6) // I/ а) Переключатель 16 — в положении

При этом отклонение пера самописца определяется выражением (3) . Учитывая (6), полу чаем дМ кс Д" Z дв„ьв ч

О дг 6 дг

Из этого выражения следует, что самописец регистирует зависимость = ().

= f(Н).

// f I/ б) Переключатель 16 в положении

Отклонении пера самописца с уч четом (6) определяется выражением и дм

Y=5 с A= — =к

Y д ; 7 дт и! ч =-N- =А (7) и" а j Переключатель 16-в положени

Отклонение пера самописца у с четом (7) принимает вид дй

КС А ;: дВ„ к= лВ f = II. К 3

8 Д(Ч 8 сР а д Н

Следовательно, самописец регистрируют зависимость В g (й) ср

Il Q l/ б) Переключатель 16-в положении 4

B этом случае отклонение пера самописца определяется выражением (5), которое с учетом (7) приводится к виду ЬИ чо Е !<

К/1

Д ""P 5 дй дй

4. Режим -сот1Й.Переключатель 15

* ь.6

" 8 ", а переключаиаходится в положении 8 тень 1 з может н

10 находиться либо в положеслучае на горизонтальный вход самописца по дается напряжение, пропорц иональное чисеняетлу скачков Баркгаузена, которое изменя ся по закону т. е. самописец регистрирует зависимость — = f (N).

Таким образом, устройство позволяет значительно расширить программу исследо5 вания скачкообразных изменений намагниченности в ферромагнитных материалах.

10 Формула изобретения

Устройство для исследования эффекта

Баркгаузена, содержащее блок намагничивания, выход которого соединен с обмоткой р н намагничивания и последовательно соединенным резистором, измерительную обмотку, соединенную с последовательно включенными усилителями, фиксатором уровня, ключом и интегрирующей цепью, пороговое уст 0 ройство, вход которого соединен с выходом фиксатора уровня, а выход — с управляющим входом ключа и входом дифференцируюшей цепи и самописец, подключенный между обмоткой намагничивания и резистором, 25 о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений в различных режимах намагничивания, оно снабжено тремя интегрирующими цепями, дополнительным

У силителем, делителем напряжения и комму30 тирующим устройством, первый вход которого через первую интегрирующую цепь соединен с выходом фиксатора уровня, второй вход — с выходом делителя напряжения, первый вход которого соединен с выходом вто85 рой интегрирующей цепи, а второй вход — с выходом третьей интегрирующий цепи, третий вход коммутатора также соединен с выходом третьей интегрирующей цепи, четвертый его вход — с выходом интегратора, пя40 тый — с выходом самописца, а выход коммутатора через дополнительный усилитель соединен с управляющим входом блока намат» ничивания, вход второй интегрирующей цепи соединен с выходом порогового устройства, © а вход третьей интегрирующей цепи- с выходом дифференцирующей цепи.

Источники информации, гринятые во внимание при экспертизе."

1. Успехи физических наук, т. 101, вып. 3, 429.

2. Исследования в области магнитных

М измерений . Труды метрологических институтов СССР, вып. 3 52 (212), 1,72.

557335

Фиг. 1

Составитель О. Богомолов

Техред И. Лсталои: Корректор Л. Веселовская

Редактор Ь. Федотов

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 842/58 Тираж 1 101 .Тодписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССP го делам изобретений и открытий

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