SU1553910A1 - Устройство дл измерени распределени осевой компоненты магнитной индукции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и предназначено дл  измерени  в периодических системах с пролетными каналами малого диаметра. Цель - повышение точности и чувствительности измерений. Устройство содержит расположенные последовательно источник 1 линейно-пол ризованного излучени , четвертьволновую пластину 2, пол ризатор 3, светоделитель 4, микрообъектив 5, отрезок одномодового волоконного световода 6, установленные в отраженном от удаленного торца световода и выделенном светоделителем световом потоке лиолизатор 10 и фотопреобразователь 11, измеритель 14 отношений, дифференцирующий усилитель 17, индикатор 18, механизм 9 перемещени  испытуемой магнитной системы 8 вдоль оси световода 6 с электроприводом. Цель изобретени  - достигаетс  введением модул ционно-компенсационной  чейки 7 Фараде , синхронных детекторов 12, 13 на частоте модул ции и на удвоенной частоте модул ции соответственно. Опорные сигналы дл  синхронных детекторов 12 и 13 задаютс  генератором 19 и формируютс  цеп ми из формирователей 21, 20 и электронных ключей 24, 23 соответственно. При этом выход формировател  21 через усилитель, образованный модул тором 22 и выходным усилителем 25 модул тора, соединен с модул ционной обмоткой  чейки Фараде  7, на компенсационную обмотку которого нагружен усилитель, образованный предусилителем компенсатора 15 и усилителем 16 посто нного тока. 1 ил.

Description

315539

телыю источ1шк 1 линейно пол ризованного излучени , четвертьволновую пластину 2, пол ризатор 3, светоделитель 4, микрообъектин 5, отрезок одномодо™ вого волоконного световода 6, установленные в отраженном от удаленного торца световода и выделенном светоделителем световом потоке лиолизатор 10 и фотопреобразователь 11, измери- д тель 14 отношений, дифференцирующий усилитель 17, индикатор 18, механизм 9 перемещени  испытуемой магнитной системы 8 вдоль оси световода 6 с электроприводом Цель изобретени  дос-;5 гигаетс  введением модул ционно-ком- Пенсационной  чейки 7 Фараде , сип04

кронных детекторов 12 и 13 на частоте модул ции и на удвоенной частоте модул ции соответственно. Опорные сигналы дл  синхронных детекторов 12 13 задаютс  генератором 19 и формируютс  цеп ми из формирователей 21, 20 и электронных ключей 24, 23 соответственно . При этом выход формировател  21 через усилитель, образованный модул тором 22 и выходным усилителем 25 модул тора, соединен с модул ционной обмоткой  чейки Фараде  7, на компенсационную обмотку которого нагружен усилитель, образованный пред- усилителем компенсатора 15 и усилителем 16 посто нного тока. 1 ил.

I Изобретение относитс  к технике г агнитных измерений и предназначено дл  измерени  распределени  продоль- 25 йой (осевой) компоненты магнитной ин- укции в магнитных периодических фо- });усирующих системах (МПФС) с пролетны- и каналами малого диаметра (0,2- Ф,8 мм) и может быть использовано дл  . исследовани  топологии магнитного пол  в фокусирующих и других магнитных системах с большим диаметром и произ- нольной формой сечени  канала.

Цель изобретени  - повышение точ35

ости и чувствительности измерений.

На чертеже приведена структурна  4хема устройства.

Устройство содержит источник 1 ли- i ейно пол ризованного зондирующего ИЗ л учени  (Л), четвертьволновую пластинку 2 (Л/4), пол ризатор Ш) 3, светоделитель (СД) 4, микрообъектив (МО) , одномодовый волоконный световод (ОВС) 6, модул ционно-компенсационную чейку 7 Фараде  (ЯФ), магнитную периодическую фокусирующую систему (МПФС) 8, механизм 9 перемещени  МПФС с| электроприводом (МП), анализатор (А) 10, фотопреобразователь (ФП) 1 I , Синхронные детекторы (СД) 12 и 13, Измеритель 14 отношени  (ИО), предварительный усилитель 15 компенсатора (ПУК), усилитель 16 посто нного тока (УПТ), дифференцирующий усилитель (ДУ) 17, выходной индикатор (ВИ) 18, г енератор 19 опорного сигнала (ГОС), формирователи (Ф) 20 и 21, электрон- Иый ключ 22, предусилитель (ПУМ) 23,

5

5

Q с

0

5

электронные ключи (ЭК) 24, выходной усилитель 25 модул тора (ВУМ).

Оптические элементы 2-6 расположи ны последовательно по ходу зондирующего излучени  источника 1. В обратно отраженном от удаленного торца ОВС 6 и выделенном СД 4 луче последовательно расположены элементы А 10 и ФП 11. ЯФ 7 представл ет собой часть ОВС 6 на оси соленоида, содержащего модул ционную и компенсационную обмотки . МПФС 8 механически соединена с МП 9, обеспечивающего юстировку и перемещение ШФС 8 по оси ОВС 6 относительно его рабочего торца (зонда).

Выход ФП 11 параллельно подключен к сигнальным входам СД 12 и 13. Выходы СД 12 и 13 подключены соответственно к входам числител  и знаменател  ИО 14. Выход ИО 14 соединен с входом усилител , образованного последовательно соединенными ПУК 15 и УПТ 16, выход которого подключен параллельно к компенсационной обмотке соленоида ЯФ 7 и входу ДУ 17, выход которого соединен с входом ВИ 18. Выход ГОС 19, генерирующего на частоте 2w, соединен параллельно с входами формирователей Ф 20, 21, формирующих синфазные сигналы с частотами соответственно 2ыи ы. Выход Ф 20 через электронный ключ ЭК 22 соединен с опорным входом СД 13. Выход Ф 21 через ЭК 24 соединен с опорным входом СД 12. Одн о- временно выход Ф 21 подключен к входу усилител , образованного последовательно соединенными ПУМ 23 и ВУМ 25,

515

выход которого нагружен на модул ционную обмотку ЯФ 7, настроенную в резонанс на частоте ().

Устройство работает следующим образом .

Излучение источника 1 через четвертьволновую пластину 2, пол риэа - тор 3 и светоделитель 4 микрообъективом 5 вводитс  в отрезок одномодового волоконного световода 6. Отраженное от рабочего торца излучение возвращаетс  по ОВС 6 и светоделителем 4 направл етс  через .анализатор 10 на фотопреобразователь 11. Четвертьволно- ва  пластина 2 и пол ризатор 3 установлены таким образом, чтобы излучение на входе анализатора 10 имело максимальную степень линейной пол ризации . Анализатор установлен на ми- нимум пропускани .

Модул ционный канал, включающий в себ  блоки 19, 21, 23, 25 и 7, обеспечивает азимутальную модул цию положени  плоскости пол ризации излу- чени , распростран ющегос  в ОВС 6. На выходе А 10 интенсивность излучени  измен етс  при отсутствии испытуемой МПФС 8 в соответствии с соотношением

I

Vsin 0,

где I, I0 - интенсивность на выходе и входе А 10 соответственно:

Q 00cos w t;

w - углова  частота модул -

ции,

t - врем .

Дл  малых 60 выражение (1) имеет вид:

IsIeeJcos wt-4-Ie6e + -i-Ie0 cos2wt

(1

Таким образом, выходной сигнал ФП 11 содержит посто нную составл ю- щую и сигнал второй гармоники частоты модул ции. При введенном зонде в канал испытуемой МПФС 8 в ОВС 6 возникает дополнительный посто нный угол поворота плоскости пол ризации из- лучени , распростран ющегос  в ОВС 6:

ef 2Y- I B(z)dt, « -

6

де V - посто нна  Верде материапа

ОВС 6;

у0 - магнитна  посто нна ; B(Z) - функци  распределени  продольной компоненты магнитной индукции по оси канала МПФС 8,

Z - координата положени  рабочего торца ОВС 6 (рассто ние от центра МПФС 8). Перед началом измерений рабочий торец должен выступать за пределы МПФС 8 на рассто ние, приблизительно-равное внешнему диаметру МПФС 8,. где магнитным полем можно пренебречь, a Z х оо . Теперь на выходе А 10 возникает сигнал на частоте модул ции:

I -|-10в| 1.8 + -i- I.8 coe2u t+

+ 2Io 0ceFcosw t .

(4)

СД 12 и СД 13 усиливают и детектируют сигналы первой и второй гармоник фототока. На выходе ИО 14 сигнал пропорционален отношению сигналов этих гармоник

25 30

2Ii§o.)t 46jF

- Ieeo cos2u;t

&,

(5)

Таким образом, выходной сигнал ИО 14 пропорционален наведенному МПФС 8 углу поворота плоскости пол ризации и обратно пропорционален амплитуде азимутальной модул ции и не зависит от интенсивности излучени  на входе ФП 11. СД 12 и СД 13 управл ютс  синфазными сигналами ЭК 24 и ЭК 22. Быстрые и медленные изменени  интенсивности излучени  оказывают одинаковое действие на сигналы гармоник, работу СД 12 и СД 13 и оказываютс  скомпенсированными в ИО 14. Углы бк и 0в пропорциональны магнитооптической посто нной Верде ОВС 6, поэтому выходной сигнал ИО 14 не зависит от температурных и временных изменений V. Указанные факторы обеспечивают достижение положительного эффекта изобретени . При перемещении испытуемой МПФС 8 относительно зонда происходит изменение интегрального действи  (3) МПФС 8 на ОВС 6

(3)

0F(Z) - L J BCtfdf

о -«

(6)

Усилитель (ПУК 15 и УПТ 16), нагруженный на компенсационную обмотку соленоида ЯФ 7, усиливает сигнал 1Ю 14 и непрерывно отслеживает изменени  6t(Z) Компенсационна  обмотка соленоида ЯФ 7 создает магнитное поле,, которое компенсирует наведенный МПФС 8 угол поворота 0F(Z), создает поворот плоскости пол ризации излучени 

10

микрообъектив, отрезок одномодового волоконного световода, установленные в обратно отраженном от удаленного торца световода и выделеннрм светоделителем луче анализатор и фотопреобразователь ., а также механизм перемещени  испытуемой магнитной системы вдоль оси световода с электроприводом и электронный блок, включающий в себ  информационный канал, состо щий из измерител  отношени , вход числител  которого соединен с фотопреобразователем ., а выход через дифференцирующий усилитель - с выходным индикатором , отличающее с   тем, что, с целью повышени  точности и чувствительности измерений,в оптический блок введена модул ционно-компен- сационна   чейка Фараде , рабочим телом которой  вл етс  часть длины отрезка одномодового волоконного световода , удаленна  о рабочей части световода, в электронный блок введе- - скорость перемещени  МПФС 8; 25 ны модул ционный каналf выполненный

IB OBC 6, равный &f(Z), но противоположного знака. Ток в компенсационной обмотке соленоида ЯФ 7 пропорционален 6F(Z) . Изменени  во времени 0F(Z) усиливаютс  дифференцирующим усили- з елем 17 и вывод тс  на ВИ 18, Выход- шй сигнал ДУ 17 пропорционален зна- че нию магнитной индукции в окрестности рабочего торца ОВС 6 в пределах пага перемещени  МПФС 8

20

&вр(2) (

tfle V

Z V t.

Дл  устойчивой работы СД 12, СД 3 и ИО 14, а также дл  обеспечени  змерени  знакопеременных магнитных олей, характерных дл  МПФС 8, вво- Дитс  псевдоповорот плоскости пол ри- фации путем поворота А 10 на угол

,0,500.

В компенсационном соленоиде авто- N этически поддерживаетс  ток, пропор- 1 иональный 0Д. При изменении знака ()р происходит увеличение (уменьшение) амплитуды сигнала первой гармоники, позвол ет осуществить индикацию распределени  магнитной индукции по- л|ей различной ориентации. Суть работы устройства при этом не измен етс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   35

   Устройство дл  измерени  распределени  осевой компоненты магнитной индукции , содержащее оптический блок, 50 включающий в себ  оптически соединенные и расположенные последовательно на одной оси источник линейно пол ризованного излучени , четвертьволновую пЦастинку, пол ризатор, светоделитель.

   в виде генератора опорного сигнала, соединенного с формировател ми синфазных сигналов, выходы которых соединены с соответствующими электронны- 30 ми ключами, а выход формировател  на частоте модул ции соединен с усилителем , нагруженным на модул ционную обмотку соленоида  чейки Фараде , (8)опорный канал, состо щий из синхронного детектора второй гармоники фототока , сигнальный вход которого соединен с фотопреобразователем управл ющий вход - с выходом соответствующего электронного ключа модул цион- 4Q ного канала, а выход - с входом знаменател  измерител  отношени  сигналов первой и второй гармоник фототока, а в информационный канал дополнительно введены синхронный детектор пер- 45 вой гармоники фототока, сигнальный вход которого соединен с выходом фотопреобразовател , управл ющий вход - с выходом соответствующего электронного ключа модул ционного канала, а выход подключен к первому входу измерител  отношени , выход которого соединен с усилителем, нагруженным на компенсационную обмотку соленоида  чейки Фараде  и вход дифференцирующего усилител .