SU853574A1 - Устройство дл определени равномерностиРАСпРЕдЕлЕНи фЕРРОМАгНиТНыХ зЕРЕН ВТВЕРдыХ СиСТЕМАХ - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике измерения магнитных свойств различных материалов и может найти применение в отраслях промышленности, производящих магнитные материалы и их смеси для оценки равномерности распределения фер— ⁵ ромагнитных зерен.

Известно устрвйство для оценки качества магнитных материалов, содержащее блок формирования импульсов, блок образования результирующего сигнала и блок обработки информации С11· jOHHaKo указанное устройство обладает недостаточной точностью, что обусловлено, в частности, контактными явлениями.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для оценки равномерности распределения ферромагнитных зерен в твердых системах, содержащее намагничивающую систему и датчик результирующего сигнала £21·

СЩнако используемый принцип измерения - исследование с использованием эффекта Баркгаузена, заключающегося ' 2 в скачкообразном изменении намагничен—: ности, обусловленном различного рада неоднородностями (инородные включения, дислокации и т.п.), обладает недостаточной чувствительностью и, следовательно, недостаточно, высокой точностью измерений.

Цель изобретения - повыление точности измерений.

Поставленная цель Достигается тем, что в устройство для определения равномерности распределения ферромагнитных зерен в твердых системах, содержащее намагничивающую систему и датчик результирующего сигнала, введены оптически связанные между собой преобразователь поляризации излучения, светофильтр и фотоприемник, а также последовательно соединенные с ним сканирующий узкополосный радиофигыр, усилитель, запоминающий блок, элемент сравнения и генератор пилообразного напряжения, подключенный ко второму входу сканирующего узкополосного радиофильтра. При этом датчик результирующего сигнала выпол- , иен в виде оптического квантового генератора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения равномерности распределения ферромагнитных зерен в твердых системах; на фиг. 2 приведен вариант выполнения преобразователя поляризации излучения.

Трубку исследуемого материала 1 располагают под газоразрядной трубкой 2 оптического квантового генератора лазера 3. К лазеру подключены преобразователь поляризации излучения 4, интерференционный светофильтр 5, фото— приемник 6, сканирующий узкополосный радиофильтр 7, генератор пилообразного напряжения 8, усилитель 9, запоминающий блок 10 с элементом сравнения, намагничивающая система, состоящая из электромагнита 11 и блока питания 12.

Преобразователь поляризации излучения содержит пластинку 13, кратную 1/4 длины волны, пластинку 14, кратную 3/4 длины волны, зеркало 15 с коэффициентом ₂s отражения 100- % и полупрозрачное зеркало 16.

Устройство работает следующим образом .^Включают блок 12 питания электромагнита 11, намагничивающего трубку зо исследуемого материала 1. Далее блок питания выключают, а электромагнит 11 удаляют; чтобы не искажать распределение силовых магнитных линий трубки исследуемого материала. В опти- 35 мальном случае, при равномерном распределении ферромагнитных зерен, последняя представляет собой диполь, напряженность магнитного поля вдоль которого можно в первом приближении определить из вы- <о где U * - константа, зависящая от распо- _4j ложения трубки лазера 3, от расстояния между ней и иссле- / дуемым материалом 1;

у - расстояние от одного из концов трубки до произвола- ₅₀ ной точки на ней же

Ц - длина трубки исследуемого материала.

Очевидно, что эта напряженность магнитного поля Н вызовет согласно эффекту ₅₅ Зеемана расщепление энергетических уровней рабочего вещества газоразрядной , трубки 2 лазера, что скажется на спектре генерации, вызвав излучения левой и правой поляризации, отличающиеся также частотой V» которую можно определить из выражения (2.) где константа, зависящая от свойств активного вещества лазера 3.

С учетом (1) и (2( имеем где /1 =

Учитывая, что распределение атомов в газоразрядной трубке 2 лазера 3 практически идеально равномерна по длине, используя выражение : (3), легко перейти к зависимости сигнала от частоты. Из выражения (3) следует, что трубки исследуемого материала 1 одинаковых геометрического размера и формы, будут давать аналогичное распределение, отличающееся лишь величиной константы Uj . В случае неравномерного распределения ферромагнитных зерен в исследуемом материале , последний будет представлять собой набор диполей, и распределение интенсивности сигнала с? частоты будет иметь иной вид, что будет служить сигналом о неравномерности распределения.

Для регистрации разности частот излучения лазера 3 лазерный луч поступает на фотоприемник 6, фотокатод которого является смесителем. На выходе фотоприемника, имеющего квадратичную характеристику, образуется сигнал разностной частоты, Охяако фотоэлектрическое преобразование имеет место при одновременном падении на фоточувствительную поверхность двух когерентных лучей одинаковой поляризаций. Для выполнения этого условия используется преобразователь поляризации излучения 4, представленный на фиг. 2. Пластинки 13 и 14 превращают излучение с круговой поляризацией в плоскополяризованное, причем пластинка 14, кратная 3/4 длины волны, действует таким образом, что плоскости поляризации излучений совпадают. Зеркала 15 и 16 служат для сведения лучей. В качестве светофильтра 5 используется интерференционный фильтр, позволяющий производить измерения при большом внешнем фоновом излучении.

Сигнал разностной частоты, выделяется сканирующим узкополосным радиофильтром 7, нелинейный элемент которого управляется генератором пилообразного напряжения 8, который, кроме того, за— дает время опроса (развертки). Прошедший сигнал через усилитель 9 поступает на вход запоминающего блока 10 с элементом сравнения В запоминающий блок вводится зависимость, снятая экспериментально с 'идеального* образца тех же геометрических размеров и формы, что и контролируемые образцы. В качестве 'идеального* образца можно использовать ферромагнитную трубку. Если снятая с исследуемого образца характеристика не совпадает с заданной в запоминающем блоке 10 с элементом сравнения с точностью до постоянного коэффициента, тс исследуемый материал забраковывается.

Claims (2)

1. датчик результирующего сигнала выполнен в виде оптического квантового генератора . На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  определени  равномерности распределени  ферромагнитньас зерен в твердых системах; на фиг. 2 гфиведен вариант выполнени  преобразова тел  пол ризации излучени . Трубку исследуемого материала 1 располагают под газоразр дной трубкой 2 оптического квантового генератора лазера 3. К лазеру подключены щэеобразователь пол ризации излучени  4, интерференционный светофильтр S, фотоприемник 6, сканирующий узкополосный радиофильтр 7, генератор пилообразного напр жени  8, усилитель 9, запоминающий блок 10 с элементом сравнени , намагничивающа  система, состо ща  из электромагнита 11 и блока питани  12. Преобразователь пол ризации излучени  содержит пластинку 13 кратную 1/4 длины волны, пластинку 14, кратную 3/4 длины Волны, зеркало 15 с коэффициенто отражени  ЮО- % и полупрозрачное зеркало 16. Устройство работает следующим образом . Включают блок 12 питани  электро магнита 11, намагничивающего трубку исследуемого материала 1. Далее блок питани  выключают, а электромагнит 11 удал ют чтобы не искажать распределение силовых магнитных линий трубки исследуемого материала. В оптимальном случае, при равномерном распре делении ферромагнитных зерен, последн   представл ет собой диполь, напр женност магнитного пол  вдоль которого можно в первом приближении определить из вын--к ,о () х (U - х)Я где Vi - константа, завис ща  от распо ложени  трубки лазера 3, от рассто ни  между ней и иссле дуемым материалом Ij рассто  ше от одного из концов трубки до произволь ной точки на ней же длина трубки исследуемого материала. СХ1евидно, что эта напр женность маг нитного пол  Н вызовет согласно эффект Зеемана расщепление энергетических уро , ней рабочего вещества газоразр дной , грубки 2 лазера, что скажетхз  на спектре генерации, вызвав иалучени  ле ой и правой пол ризации, отличающиес  также частотой V которую можно опреелить из выражени  Ч, где - константа, завис ща  от свойств активного вещества лазера 3. С учетом (I) к (2( имеем 1 J, W -k.k, где icj «- Kjj Учитыва , что распределение атомов в газоразрадной трубке 2 лазера 3 гфактически идеально равномернб по длине, использу  вь1ражение (3), легко перейти к зависимости сигнала от частоты.. Из выpaжeнk  (3) следует, что трубки исследуемого материала 1 одинаковых геометрического размера и формы, будут давать аналогичное расщэеделение, отличающеес  лишь величиной константы Vfj . В случае неравномерного расгфеделени  ферромагшгрных зерен в исследуемом материале последний будет представл ть собой набор диполей, и распределение интенсивности сигнала €; частоты будет иметь иной вид, что будет служить сигналом о неравномерности распределени . Дл  регистрации разности частот излучени  лазера 3 лазерный луч поступает на фотоприемник 6, фотокатод которого  вл етс  смесителем. На выходе фотоприемника , имеющего квадратишую х актеркстнку , образуетс  сигнал разностной частотьи Однако фотоэлектрическое преобразование имеет место при одновременном падении на фоточувствительную поверхность двух когерентных лучей одинаковой пол ризаций. Дл  выполнени  этого услови  используетс  Преобразователь пол ризации ивзлучени  4, представленный на фиг. 2. Пластинки 13 и 14 превращают излучение с кругхэвой пол ризацией в плоскопол ризованное, причем пластинка 14, кратна  3/4 длины волны, действует таким образом, что плоскости пол ризации излучений совпадают. Зеркала 15 и 16 служат дл  сведени  лучЪй. В качестве светофильтра 5 используетс  интерференционный фильтр, позвол ющий щэоизводить измерени  при большом внешнем фоновом излучении. Сигнал разностной частоты выдел етс  сканирующим узкополосным радиофильтром 7, нелинейный эленент которого управл етс  генератором пилообразного напр жени  8, который, кроме того, за58 дает врем  огфсх;а (p iOBepTKii). Прсхиедший сигаал чер«5з усилитель 9 поступает на вход запомшшюшего блока 10 с эпементом сравнени  В запоминающий блок вводитс  зависимость, сн та  экспериментально с идеального образца тех же геометрических размеров и формы, что и контролщэуемые образцьи В качестве идеального образца можно использовать ферромагнитную трубку. Если сн та  с исследуемого образца характеристика не совпадает с заданной в запоминающем блоке 10 с элементом сравнени  с точностью до посто нного коэффициента, тс исследуемый материал забраковываетс . Формула изобретений Устройство дл  определени  равномер ности распределени  ферромагнитных ае рек в твердых системах, содержащее намагничивающую систему и датчик ре46 зультирующего сигнала, отличаю-. щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены оптически св занные между собой преобразователь пол ризации излучени , светофильтр и фотоприемник, а также последовательно соединенные с ним сканирующий узкополосньи} радиофильтр, усилитель, запоминающий блок, элемент сравнени  и генератор пилообразного нащэ жени , подключенный ко второму входу сканирук щего узкополосного радиофильтра, при этом датчик результирукнцвго сигнала выполнен в виде оптического квавтового генератора. Источники инфсфмации, прин тые во внимание Щ)и экспертиза 1. Авторское свидетельство СССР № S20554, кл. 601 33/12, 1976.
2. 2.(Патент Великобритании N) 1344155, кл. С|1М 1974 (щютогш).

   rfifc -

   f

   I

   .-a

   -k

   f,

   JJJJJJJ

   ИХ/ Lhzrl

   ф1/г.2 JVJ