SU805217A1

SU805217A1 - Magnetic susceptibility meter

Info

Publication number: SU805217A1
Application number: SU792747153A
Authority: SU
Inventors: Виктор Сергеевич Хоцей; Юрий Борисович Клетеник
Original assignee: Институт Физико-Химических Основ Пере-Работки Минерального Сырья Co Ah Cccp
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1981-02-15

Description

1one

Изобретение относитс к магнитным измерени м и может быть использовано при исследовании магнйтшлх свойств вещества.The invention relates to magnetic measurements and can be used in the study of the magnetic properties of a substance.

Известно устройство, содержак ае вибровозбудитель со штоком иа конце которого закреплен держатель оберазца , расположенный между иэмеджтельными катушками, помеаденшдми в paftoчий зазор магнита. Измерительшае катушки через первый избирательный усилитель звуковой частоты подключены к сигнальному входу синхронного детектора, к его опорному входу подключен первый выход генератора звуковой частоты, второй выход которого подключен к вибровозбудителю Д« Выход синхронного детектора присоединен к регистратору. К штоку щ икреплен магнитный диполь, помещенный между контрольными катушкалда, к выходу которых подключен второй избирательный усилитель звуковой частоты , выход которого подсоединен к управл ющему входу генератора звуковой частоты.A device is known, which contains a vibration exciter with a rod, the end of which is fixed to the holder of the stone, located between the power coils, and the potentialors in the magnetic gap of the magnet. The coil meter through the first selective audio frequency amplifier is connected to the signal input of the synchronous detector, the first output of the audio frequency generator is connected to its reference input, the second output of which is connected to the exciter D “The output of the synchronous detector is connected to the recorder. A magnetic dipole located between the control coils, to the output of which a second selective audio frequency amplifier is connected, the output of which is connected to the control input of the audio frequency generator, is attached to the rod.

Недостатком устройства вл етс больша погрешность измерени магнитной восприимчивости, обусловленна инерционностью колеблющейс механи .ческой системы. В результате разность фаз между механическими колебани ми образзда и электрическими колебани ми , подаваемыми с генератора звуковой частоты на опорный вход синхронного детектора, завис т от частоты и амплитуда колебаний, а также от массы образца.The drawback of the device is the large measurement error of the magnetic susceptibility due to the inertia of the oscillating mechanical system. As a result, the phase difference between the mechanical oscillations of the pattern and the electrical oscillations supplied from the audible frequency generator to the reference input of the synchronous detector depends on the frequency and amplitude of oscillations, as well as on the mass of the sample.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл измерени магнитной восгфиимчивостИусодержащее - генератор звуковой частоты, подсоединенный к вибровозбудителю со штоком , на конце которого прикрепленThe closest to the present invention is a device for measuring magnetic susceptibility, and containing an audio frequency generator connected to an exciter with a rod, at the end of which is attached

5 держатель образца, расположенный между измерительными катушками, наход щимис в рабочем зазоре магнита и подключенным через избирательный усилитель звуковсй частоты к сигнально0 му входу синхронного детектора, выход которого подсоединен к регистратору и, тшсже, магнитный диполь, прикрепленный к штоку и выполненный в виде катушки, подключенной через 5, the sample holder, located between the measuring coils located in the working gap of the magnet and connected through a selective sound frequency amplifier to the signal input of the synchronous detector, the output of which is connected to the recorder and, moreover, a magnetic dipole attached to the rod and made in the form of a coil, connected through

5 измеритель к стабильному источнику посто нного тока. Магнитный диполь расположен между контрольными катушками , которые подключены ко второму избирательному усилителю звуковой5 meter to a stable dc source. The magnetic dipole is located between the control coils, which are connected to the second selective sound amplifier

0 частоты. К его первому выходу присоединен индикатор амплитуды, а ко второму присоединен опорный вход син хронного детектора. В этом магнитометре дл получени информации об амплитуде и фазе механических колебаний используетс магнитный диполь,-колеблющийс вместе со штоком, а значит и с образцом, и контрольные катушки. Амплитуда и фаза напр жени , индуцируемого колеблющимис магнитным диполем в контрольных катушках, соответствует амплитуде и фазе механических колеба-. НИИ образца. Это напр жение используетс дл стабилизации амплитуды колебаний, а также подаетс на опорный вход синхронного детектора 2j . Недостатком устройства вл етс больша погрешность измерени магнит ной восприимчивости исследуемого образца , из-за недостаточной стабильности амплитуды и фазы механических колебаний. Нестабильность вызвана тем, что в контрольных катушках кроме полезного напр жени , индуцируемого магнитным диполем, индуцируютс также помехи, которые возникают по следующим причинам. Во-первых, механические колебани вибровозбуди1тел через общее основание прибора передаютс к контрольным катушкам и ;них индуцируетс помеха, пропорЕщональна внешнему магнитному полю, а именно, прлю магнита и земному полю Частота помехи така же, как у полез ного напр жени , а амплитуда и фаза завис т от положени контрольных катушек относительно внешнего магнит ного пол и от условий передачи колебаний от вибровозбудител , а также от частоты и амплитуды механических колебаний образца. Во-вторых, поскол ку используетс электродинамический вибровозбудитель, то переменное поле создаваемое его катушками, также индуцирует помехи в контрольных катушках . Цель изобретени - уменьшение погрешности измерени магнитной воспри имчивости исследуемого образца. Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве дл измерени магнитной восприимчивости магнитометре содержащем магнитный диполь, выпол ненный в виде катушки, генератор зву ковой частоты, подсоединенный к вибровозбудителю со штоком, на конце которого прикреплен держатель образца , расположенный между измерительными катушками, наход щимис в рабочем зазоре магнита и подключенными через избирательный усилитель звуковой частоты к сигнальному входу син хронного детектора, выход которого подсоединен к регистратору, введены усилитель высокой частоты, амплитудный Детектор, делитель частоты на д и источник тока высокой частоты, подключенный, к магнитному диполю, закрепленному на держателе образца, i а измерительные катушки дополнительно подключены через усилитель высокой частоты к амплитудному детектору, первый выход которого соединен с выходом управлени генератора звуковой частоты, а второй выход через делитель частоты на два соединен с опорным входом синхронного детектора . На чертеже показана функциональна схема вибрационного магнитометра . . Устройство дл измерени магнитной восприимчивости содержит генератор 1 звуковой частоты, вибровозбудитель 2 со штоком 3, источник 4 тока высокой частоты, держатель 5 образца , измерительные катушки 6, магнит 7, магнитный диполь 8, выполненный в виде катушки, избирательный усилитель 9 звуковой частоты, усилитель 10 высокой частоты, амплитудный детектор 11, делитель 12 частоты на два, синхронный детектор 13 и регистратор 14. Устройство работает следующим образом . Вибровозбудитель 2, подключенный к генератору 1 звуковой частоты, колеблет шток 3 с прикрепленным к нему держателем 5 образца, на котором закреплен магнитный диполь 8 и образец . Поле магнита 7 намагничивает образец и магнитный момент колеблющегос образца индуцирует в измерительных катушках 6 напр жение, пропорциональное магнитной восприимчивости исследуемого образца, которое через избирательный усилитель 9 звуковой частоты подаетс на сигнальный вход синхронного детектора 13, выход которого подключен к регистратуру 14. Одновременно магнитный диполь 8, выполненный в виде катушки, подключенной к источнику тока высокой частоты 4, индуцирует в измерительных катушках б высокочастотное напр жение , модулированное по амплитуде. Модулированное напр жение подаетс через усилитель высокой частоты 10 на вход амплитудного детектора 11, на выходах которого, получаетс переменное напр жение с частотой,равной удвоенной, частоте механических колебаний . Напр жение с первого выхода амплитудного детектора 11 подаетс на вход управлени генератора 1 звуковой частоты и используетс дл стабилизации амплитуд механических колебаний образца. Второй выход амплитудного детектора 11 через делитель 12 частоты на два соединен с опорным входом винхронного детектора 13. Частота напр жени на опорном входе синхронного детектора 13 совпсодает с частотой механических колебаний образца, а разность фаз :между ними посто нна. Использование источника тока высоко частоты, усиление на.высокой частоте с последующим амплитудным детектированием , позвол ет лучше стабилизировать амплитуду механических колебани и фазу опорного напр жени относител но фазы механических колебаний. В ре зультате уменьшаетс погроиность измерени магнитной восприимчивости исследуемого образца. В устройстве по вл етс возможность контролировать отклонение нулевого положени магнитного дипол (положение его в отсутствии-механических колебаний) от центра симмет рии измерительных катушек. Это обусловлено тем, что при таком отклонени высокочастотное напр жение в измерительных катушках, будет хфомодулировано , кроме второй гармоники, так же и первой- гармоникой частоты механических колебаний. Перемеща диполь вместе с образцом можно свести к нулю амплитуду первой гармоники и в- этом случае диполь будет находитьс в центре симметрии измерительных катушек.0 frequency. The amplitude indicator is connected to its first output, and the reference input of the synchronous detector is connected to the second one. In this magnetometer, a magnetic dipole, oscillating with the rod, and hence with the sample, and the control coils, is used to obtain information on the amplitude and phase of the mechanical oscillations. The amplitude and phase of the voltage induced by the oscillating magnetic dipole in the control coils corresponds to the amplitude and phase of the mechanical oscillations. SRI sample. This voltage is used to stabilize the amplitude of the oscillations, and is also fed to the reference input of the synchronous detector 2j. The drawback of the device is the large error in measuring the magnetic susceptibility of the sample under investigation, due to the insufficient stability of the amplitude and phase of the mechanical oscillations. The instability is caused by the fact that in the control coils, in addition to the useful voltage induced by the magnetic dipole, interference is also induced, which occurs for the following reasons. First, the mechanical vibrations of the vibratory exciters are transmitted to the test coils through the common base of the device and they are induced by an interference proportional to the external magnetic field, namely, the magnetic field and the earth field. The interference frequency is the same as that of the useful voltage, and the amplitude and phase depend on the position of the control coils relative to the external magnetic field and on the conditions for transmitting oscillations from the vibration exciter, as well as on the frequency and amplitude of the mechanical oscillations of the sample. Secondly, because an electrodynamic exciter is used, the alternating field created by its coils also induces interference in the control coils. The purpose of the invention is to reduce the measurement error of the magnetic susceptibility of the sample under study. The goal is achieved by the fact that in a device for measuring magnetic susceptibility a magnetometer containing a magnetic dipole, made in the form of a coil, an audio frequency generator connected to a vibration exciter with a rod, at the end of which a sample holder is located between the measuring coils located in the working gap magnet and connected through a selective audio amplifier to the signal input of the synchronous detector, the output of which is connected to the recorder, are entered a high frequency amplitude detector, a frequency divider by d and a high frequency current source connected to a magnetic dipole fixed to the sample holder, and the measuring coils are additionally connected to the amplitude detector through a high frequency amplifier whose first output is connected to the output of the generator audio frequency, and the second output through the frequency divider into two connected to the reference input of the synchronous detector. The drawing shows a functional diagram of a vibration magnetometer. . The device for measuring magnetic susceptibility comprises an audio frequency generator 1, an exciter 2 with a rod 3, a high frequency current source 4, a sample holder 5, measuring coils 6, a magnet 7, a magnetic dipole 8 made in the form of a coil, an audio frequency selective amplifier 9, 10 high frequency amplitude detector 11, a divider 12 frequencies into two, a synchronous detector 13 and the recorder 14. The device works as follows. Vibro-exciter 2, connected to the generator 1 of the audio frequency, oscillates the rod 3 with the sample holder 5 attached to it, on which the magnetic dipole 8 and the sample are fixed. The field of magnet 7 magnetizes the sample and the magnetic moment of the oscillating sample induces in the measuring coils 6 a voltage proportional to the magnetic susceptibility of the sample under study, which through the selective audio frequency amplifier 9 is fed to the signal input of the synchronous detector 13 whose output is connected to the registrar 14. At the same time, the magnetic dipole 8 , made in the form of a coil connected to a source of high-frequency current 4, induces a high-frequency voltage in the measuring coils b modulated e amplitude. The modulated voltage is applied through a high-frequency amplifier 10 to the input of an amplitude detector 11, the outputs of which receive an alternating voltage with a frequency equal to twice the frequency of mechanical oscillations. The voltage from the first output of the amplitude detector 11 is fed to the control input of the audio frequency generator 1 and is used to stabilize the amplitudes of the mechanical oscillations of the sample. The second output of the amplitude detector 11 through a frequency divider 12 by two is connected to the reference input of the synchronous detector 13. The voltage frequency at the reference input of the synchronous detector 13 matches the frequency of the mechanical oscillations of the sample, and the phase difference between them is constant. The use of a high frequency current source, amplification at a high frequency followed by amplitude detection, makes it possible to better stabilize the amplitude of the mechanical oscillations and the phase of the reference voltage relative to the phase of the mechanical oscillations. As a result, the measurement of the magnetic susceptibility of the sample under study is reduced. In the device it is possible to control the deviation of the zero position of the magnetic dipole (its position in the absence of mechanical oscillations) from the center of symmetry of the measuring coils. This is due to the fact that with such a deviation the high-frequency voltage in the measuring coils will be homomodulated, except for the second harmonic, as well as the first harmonic of the frequency of mechanical oscillations. By moving the dipole together with the sample, the amplitude of the first harmonic can be reduced to zero, in which case the dipole will be at the center of symmetry of the measuring coils.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 573784, cl. G 01 R 33/14, 1972.

2.Bazhan A.N., Borovik-Romanov A.Sj 30 Kreines N.M. Magnetometer for determining the magnitude and direction of magnetization in anisotropic crystals. Instruments and Experimental Technique, 1973, No. 1, p. 213-216. with a rod, at the end of which a sample holder is attached, located between the measuring coils, located in the working gap of the magnet and connected via a selective audio frequency amplifier to the signal input of the synchronous detector, the output of which is connected to the recorder, so that, in order to reduce the measurement error of the magnetic susceptibility of the sample under study, a high-frequency amplifier, an amplitude detector, a frequency divider into two and a high-frequency current source, Connected to a magnetic dipole attached to the sample holder, and the measuring coils are additionally connected via an high frequency amplifier to an amplitude detector, the first output of which is connected to the control input of an audio frequency generator, and the second output is connected to a reference input of a synchronous detector. Sources of information taken into account in the examination