SU1112328A1

SU1112328A1 - Устройство дл определени магнитных характеристик ферромагнитных материалов

Info

Publication number: SU1112328A1
Application number: SU833589624A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Федорович Гринин; Лев Васильевич Соколенко; Георгий Иванович Фролов; Александр Павлович Феоктистов; Валерий Александрович Фролов
Original assignee: Институт Физики Им.Л.В.Киренского
Priority date: 1983-05-05
Filing date: 1983-05-05
Publication date: 1984-09-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока и регул тор напр жени , подключенные к выходу регул тора напр жени и последовательно соединенные резистор и перемагничивающую катушку, подключенные к измерительной катушке и последовательно соединенные первый усилитель, интегратор и первый стробоскопический преобразователь, первый блок уста новки масштаба, подключенные к резистору и последовательно соединенные второй усилитель, второй стробоскопический преобразователь, второй блок установки масштаба, последовательно соединенные первый фазовращатель и первый усилитель импульсов , выходом соединенный со вторыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, отличающеес тем, что, с целью повьшени чувствительности, точности измерений и расширени функциональных возможностей устройства, в него введены смеситель, второй фазовращатель , подключенный входом к выходу источника переменного тока, а выходом - к входу первого фазовраща (/) тел , подключенные к выходу второго фазовращател и последовательно соединенные второй усилитель импульсов, третий стробоскопический преобразователь и блок вычитани , причем второй вход третьего стробоскопического преобразовател соединен с выходом интегратора, второй вход блока вычитани - с выходом первого строN5 боскопического преобразовател , вы10 ход блока вычитани - с входом перN9 fBoro блока установки масштаба, а х входы смесител соединены с выходами первого и второго усилителей импульсов.

Description

1 11

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть применено дл определени магнитных характеристик ферромагнитных материалов с малым поперечным сечением образца , в частности тонких магнитных пленок, при перемагничивании их переменным током с контролем формы петли гистерезиса на экране осциллографа и записью ее изображени на двухкоординатном самопишущем приборе

Известны стробоскопические устройства дл определени магнитных характеристик ферромагнетиков и регистрации кривых перемагничивани с помощью самопишущего прибора. Такие устройства содержат источники перемагничивающих токов, стробоскопические преобразователи, интеграторы ij .

Однако точность измерени и регистрации сигналов индукции с образцов с малыми площад ми поперечного сечени с помощью таких устройств недостаточна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока и регул тор напр жени , подключенные к выходу регул тора напр жени последовательно соединенные резистор и перемагничивающую катушку с помещенным в нее образцом, магнитно св занну19 с образцом измерительную катушку, подключенные к измерительной катутаке последовательно соединенные первый усилитель, интегратор и первый стробоскопический преобразователь, первый блок установки масштаба, подключенные к резистору последовательно соединенные второй усилитель, второй стробоскопический преобразователь и второй блок установки масштаба, последовательно соединенные первый фазовращатель и первый усилитель импульсов, выходом соединенный со вторыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей 2.

Однако в известном устройстве не прин то специальных мер по устранению вли ни температурного дрейфа, низкочастотных шумов и несннхронньгх с частотой перемагничивани наводок на точность измерений и записи. Кроме того, отсутствует визуальный конт роль положени стробирующего импуль3282

са на петле гистерезиса, что принципиально важно с точки зрени повьш1е11и точности, нагл дности и оперативности измерений.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности, точности измерений и расширение функциональных возможностей.

Поставленна цель достигаетс тем что в устройство, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока и регул тор напр жени , подключенные к выходу регул тора напр жени и последовательно соединенные резистор и перемагничивающую катушку, подключенные к измерительной катушке и последовательно соединенные первый усилитель, интегратор и первый стробоскопический преобразователь, первый блок установки масштаба, подключенные к резне тору и последовательно соединенные второй усилитель, второй стробоско-пический преобразователь, второй блок установки масштаба, последовательно соединенные первый фазовращатель и первый усилитель импульсов, выходом соединенный со вторыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, введены смеситель, второй фазовращатель, подключeнньrf входом к выходу источника переменного тока, а выходом - к входу, первого фазовращател , подключенные

5 к выходу второго фазовращател и последовательно соединенные второй усилитель импульсов, третий стробоскопический преобразователь и блок вычитани , причем второй вход третьего стробоскопического преобразовател соединен с выходом интегратора, второй вход блока вычитани - с выходом первого стробоскопического преобразовател , выход блока вычитани 5 с входом первого блока установки

масштаба, а входы смесител соединены с выходами первого и второго усилителей импульсов.

На чертеже показана структурна

злектрическа схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 переменного тока, регул тор 2 напр жени ,

5 резистор 3 и перемагничивающую катушку А с помещенным в нее исследуемым образцом 5, измерительную катушку 6, через первый усилитель 7 и интегратор 8 соединенную с первым стробоскопическим преобразователем первый блок 10 установки масштаба, второй усилитель 11, через второй стробоскопический преобразователь 1 соединенный с вторым блоком 13 масштаба , первый фазовращатель 14, под ключенный через первый усилитель 15 импульсов к смесителю 16 и к первом , и второму стробоскопическим преобра зовател м 9 и 12, последовательно ;соединенные второй фазовращатель 17 второй усилитель 18 импульсов, тре .тий стробоскопический преобразовате 19 и блок 20 вычитани . Устройство работает следующим об разом. Переменный ток регулируемой вели чины от источника 1 переменного ток через регул тор 2 напр жени поступает в последовательно соединенные резистор 3 и перемагничивающую катушку 4 с помещенным в нее образцом 5. Последний перемагничиваетс и на водкт в измерительной катушке 6 ЭДС . пропорциональную скорости изменени индукции в испытуемом образце. Этот сигнал через первый усилитель 7 и интегратор 8 поступает на вход первого стробоскопического преобразовател 9. Напр жение, пропорциональное магнитному полю з перемагничивающей катушке, с резистора 3 через второй усилитель 11 подаетс на вход второго стробоскопического преобразовател 12. Таким образом, на входах первого и второг стробоскопических преобразователей присутствуют напр жени Ug и U, пропорциональные соответственно индукции образца и магнитному полю. Эти напр жени используютс непосредственно дл горизонтальной и вер тикальной развертки осциллографа и получени на экране изображени петли гистерезиса. Дл измерени магнитных характеристик с применением точных измерительных приборов посто нного тока нужно фиксировать мгновенные значени сигналов в интересующих точках периода, а дл регистрации петли гистерезиса - понизить частоту повторени Ug и U настолько, чтобы можно было использовать двухкоординатные самопишущие приборы посто , нного тока. С этой целью в устройстве применено стробирование сиг({алов индукции и пол . Дл повьпиеии отношени сигнал - шум применено двойное стробирование сигнала индукции в пределах одного периода. Мгновенное значение напр жени в одной точке используетс в качестве опорного уровн , а напр жение во второй точке отсчитываетс от него. Результат в виде разности напр жений в значительной мере свободен от несинхронных помех (дрейфа, шумов , наводок), частота которых ниже частоты перемагничивани . Причем чем ниже частота помехи, тем эффективнее действие двойного стробиро-вани . Стробирование осуществл етс следующим образом. Напр жение с источника 1 переменного тока поступает на второй фазовращатель 17 (опорный), с помощью которого фазовый сдвиг выходного напр жени по отношению к фазе входного может быть установлен вручную от О до 360 , Со второго фазовращател 17 сигнал поступает на первый фазовращатель 14, аналогичный второму, за исключением того, что сдвиг фазы в нем может осуществл тьс как вручную, так и автоматически , что необходимо при измерени х и регистрации. С фазовращателей напр жени поступают на первый и второй усилители 15 и 18 импульсов, которые формируют из нуль-переходов стробирующие импульсы малой длительности . Импульсы с первого усилител коммутируют первый и второй стробоскопические преобразователи 9 и 12. Последние запоминают мгновенные значени Ug и и, соответствующие моменту действи строба. Если фазовый сдвиг первого фазовращател 14 медленно мен етс по отношению к начальной фазе, то огибающие выходных напр жений преобразователей по форне повтор ют входные, но период их определ етс временем изменени фазы стробирующего импульса на 360. Напр жение с выхода второго фазовращател 17 поступает на второй усилитель 18 импульсов, аналогичный первому усилителю 15. Его импульсы коммутируют третий стробоскопический преобразователь 19, запоминающий

значение сигнала индукции в опорной

точке.

Выходные напр жени первого и третьего стробоскопических преобразователей подаютс на входы блока 20 вычитани , сигнал с выхода которого представл ет разность входных напр жений с учетом знака. Сигналы блока 20 вычитани и второго стробоскопического преобразовател 12 через первый и второй блоки 10 и 13 установки масштабов подаютс на вертикальный и горизонтальный входы самопишущего прибора.

Дл удобства работы и нагл дности контроль положени стробирующих импульСов на петле гистерезиса производитс путем ркостной модул ции луча осциллографа. Дл этого выходные напр жени первого и второго усилителей 15 и 18 импульсов через смеситель 16 поступают на вход канала ркостной модул ции осциллографа .

Таким образом, устройство позвол ет повысить -чувствительность, расширить функциональные возможности п классу измер емых образцов и числу измер емых параметров, снизить погрешность измерений и регистрации сигнала индукции, в особенности дл образцов с малым поперечным сечением в услови х мешающего воздействи дрейфа и.несинхронных помех за счет того, что измер етс не абсолютное значение сигнала индукции, а разность двух напр жений: сигнал - 1 плюс помеха минус сигнал - 2 плюс помехи.

При этом предполагаетс , что напр жение помехи Эа один период либо

совсем не мен етс , либо мен етс не значительно. Очевидно, чем ниже частота помехи, те аффективнее подавление . На инфранизких частотах, когда можно считать напр жение помехи неизменным, удаетс добитьс практически полного подавлени помехи , что особенно важно дл шумов типа 1/F, которые не филь1 руютс интегратором и возрастают с понижением частоты. Кроме того, введение ркостных меток дл контрол положени стробимпульсов на петле гистерезиса обеспечивает нагл дность измерений и их высокую оперативность , дополнительно по вл етс возможность проводить измерени элементов петли с сохранением высокой точности на образцах со сложной формой петель гистерезиса (пленки с

однонаправленной анизотропией, мно , гослойные и т.п.), дл которых без визуального контрол проводить измерени практически невозможно.

Claims

' УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока и регулятор напряжения, подключенные к выходу регулятора напряжения и последовательно со? единенные резистор и перемагничивающую катушку, подключенные к из* мерительной катушке и последовательно соединенные первый усилитель, интегратор и первый стробоскопический преобразователь, первый блок установки масштаба, подключенные к ре зистору и последовательно соединенные второй усилитель, второй стробоскопический преобразователь, второй блок установки масштаба, последовательно соединенные первый фазовращатель и первый усилитель импульсов, выходом соединенный со вторыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности измерений и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены смеситель, второй фазовращатель, подключенный входом к выходу источника переменного тока, а выходом - к входу первого фазовращателя, подключенные к выходу второго фазовращателя и последовательно соединенные второй усилитель импульсов, третий стробоскопический преобразователь и блок вычитания, причем второй вход третьего стробоскопического преобразователя соединен с выходом интегратора, второй вход блока вычитания - с выходом первого стробоскопического преобразователя, выход блока вычитания - с входом перового блока установки масштаба, а входы смесителя соединены с выходами первого и второго усилителей импульсов.