SU859904A1

SU859904A1 - Matrix magnetic field converter for structuroscope

Info

Publication number: SU859904A1
Application number: SU792850584A
Authority: SU
Inventors: Алексей Алексеевич Абакумов
Original assignee: Уфимский Нефтяной Институт
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1981-08-30

Description

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть применено для контроля качества структуры ферромагнитных материалов и изделий.The invention relates to measuring and control equipment and can be used to control the quality of the structure of ferromagnetic materials and products.

Известен матричный преобразователь магнитных полей к структуроскопу, содержащий магниточувствительный узел, выполненный в виде матрицы из датчиков Холла, электроннолучевой прибор типа Уникон, выход которого связан с видеоконтрольным устройством и блок разверток D1Однако такой преобразователь имеет недостаточную надежность и чувствительность.There is a matrix transducer of magnetic fields to a structuroscope containing a magnetically sensitive unit made in the form of a matrix of Hall sensors, an Unicon type electron beam device, the output of which is connected to a video monitoring device and a D1 scanner; however, such a transducer has insufficient reliability and sensitivity.

Наиболее близким к предлагаемому является матричный преобразователь магнитных полей к структуроскопу, содержащий магниточувствительный узел, выполненный в виде матрицы, выход которой связан через амплитудный селектор со входом видеоконтрольного блока и блок разверток, выход которого со2 единен с управляющими входами магниточувствительного узла и видеоконтрольного блока. Матрица выполнена из магниторезисторов [2].Closest to the proposed one is a magnetic field matrix transducer to a structuroscope containing a magnetically sensitive assembly made in the form of a matrix whose output is connected through an amplitude selector to the input of the video control unit and a scan unit, the output of which is co2 connected to the control inputs of the magnetically sensitive unit and video control unit. The matrix is made of magnetoresistors [2].

Недостатком преобразователя явля5 ется низкая чувствительность, малое значение амплитуды сигнала на выходе.The disadvantage of the converter is a low sensitivity, a small value of the signal amplitude at the output.

Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the Converter.

Указанная цель достигается тем, что в качестве магниточувствительных элементов матрицы использованы магнитодиоды или магнитотриоды, параллельно которым включены накопительные конденсаторы.This goal is achieved in that magnetodiodes or magnetotriodes are used as magnetosensitive elements of the matrix, in parallel with which storage capacitors are included.

На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - схема матрицы; на фиг. 3 - магнитотриод с накопительным элементом.In FIG. 1 shows a block diagram of a converter; in FIG. 2 - matrix diagram; in FIG. 3 - magnetotriod with a storage element.

Матричный преобразователь содержит устанавливаемый на объект 1 контроля узел 2, блок 3 разверток, амплитудный селектор 4,выход которого соединен со входом видеоконтрольного устройства 5 и адресные шины 6-7. Магниточувствительный узел 2 выполнен в виде матрицы из магнитодиодов 8 или магнитотриодов 9, подключенными параллельно им накопительными кондеи- ₅саторами 10.The matrix converter comprises a node 2 installed on the monitoring object 1, a scan unit 3, an amplitude selector 4, the output of which is connected to the input of the video monitoring device 5 and address buses 6-7. The magnetosensitive unit 2 is made in the form of a matrix of magnetodiodes 8 or magnetotriodes 9, connected in parallel with them by storage capacitors ₅ .

Работает преобразователь следующим образом.The converter operates as follows.

Объект 1 контроля, создающий неоднородное магнитное поле (фиг. 1), jq располагают вблизи магниточувствительного узла 2. Под действием магнитного поля происходит изменение сопротивления магнитодиодов, что обуславливается изменением средней кон- _<5 центрации носителей заряда в объеме проводящего канала, в результате чего на поверхности матрицы образуется электропотенциальный рельеф, соответствующий напряженности магнитного по- ₂θ .ля. Применение магнитодиодов, чувствительность которых в десятки и сотни раз превышает чувствительность магниторезисторов, позволяет резко поднять чувствительность матричного преобра- ₂₅зователя магнитных полей и приблизить ее к чувствительности магнитоферрозондового преобразователя.Object 1 control generates an inhomogeneous magnetic field (FIG. 1), jq disposed near magnetosensitive unit 2. Under the action of the magnetic field occurs magnitodiodov change in resistance that is caused by a change in the average concentration _<5 centration of charge carriers in the volume of the conductive channel, resulting in The surface of the matrix forms an electropotential relief corresponding to a magnetic field strength of ₂ θ. for. Application magnitodiodov, whose sensitivity is tens to hundreds of times more sensitive than magnetoresistors, can dramatically increase the sensitivity matrix transform ₂₅ zovatelya magnetic fields and bring it closer to the sensitivity magnitoferrozondovogo converter.

В преобразователь для получения максимальной чувствительности используется принцип накопления. При этом величина тока видеосигнала, поступающего от каждого магниточувствительного элемента - магнитодиода пропорциональна полному магнитному потоку, действующему на элемент за полный пе- ³⁵риод между коммутациями, т.е. за время кадра. Каждый конденсатор (фиг.2), шунтирующий магнитодиод, заряжается до максимального значения напряжения в момент коммутации и постепенно раз- ⁴⁰ряжается между коммутациями до величины напряжения, зависящей от величины напряженности магнитного поля, действующего на данный магнитодиод, и, следовательно, зависящей от сопро- 45 тивленйя магнитодиода. Блок 3 разверток с помощью адресных шин 6-7 последовательно подключает магнитодиоды через амплитудный селектор 4 ко входу видеоконтрольного устройства 5. При этом одновременно блок 3 осуществляет синхронную развертку луча на экране видеоконтрольного устройства 5, яркость светового пятна которого регулируется с помощью амплитудного селектора.The converter uses the principle of accumulation to obtain maximum sensitivity. The magnitude of the current video signal from each magnetosensitive element - magnitodioda proportional to the total magnetic flux acting on the element ³⁵ for full pe- IRS between commutations, i.e. during the frame. Each capacitor (2), a shunt magnitodiod, is charged to the maximum voltage value at the time of switching and gradually different between commutations ⁴⁰ is charging to a voltage value depending on the magnitude of the magnetic field acting on the active magnitodiod, and therefore depends on the accom - 45 times the magnetodiode. The scan unit 3, using address buses 6-7, sequentially connects the magnetodiodes through the amplitude selector 4 to the input of the video monitoring device 5. At the same time, the block 3 simultaneously synchronizes the beam on the screen of the video monitoring device 5, the brightness of the light spot of which is regulated by the amplitude selector.

Оптическое изображение на экране видеоконтрольного устройства будет соответствовать магнитному рельефу объекта контроля и характеризировать его структуру.The optical image on the screen of the video monitoring device will correspond to the magnetic relief of the control object and characterize its structure.

Еще большего повышения чувствительности преобразователя можно достичь, применяя в качестве магниточувствительных элементов магнитотриоды (фиг. 3), обеспечивающие более высокую амплитуду сигнала на выходе.An even greater increase in the sensitivity of the converter can be achieved by using magnetotriodes (Fig. 3) as magnetically sensitive elements, which provide a higher amplitude of the output signal.

Для этой цели могут использоваться биполярные триоды с плоским эмиттером и коллектором или же униполярные полевые триоды с затвором.For this purpose, bipolar triodes with a flat emitter and collector or unipolar field triodes with a gate can be used.

Использование матричного преобразователя , в котором матрица выполнена из магнитодиодов или магнитотриодов, позволит на два порядка повысить чувствительность преобразователя магнитных полей.The use of a matrix transducer in which the matrix is made of magnetodiodes or magnetotriodes will make it possible to increase the sensitivity of the magnetic field transducer by two orders of magnitude.

Claims

(54) MATRIX TRANSFORMER OF MAGNETIC FIELDS TO STRUCTURE The invention relates to means of measuring and control technology and can be used to control the quality of the structure of ferromagnetic materials and products. A matrix converter of magnetic fields to a structured probe is known, which contains a magnetically sensitive node made in the form of a matrix of Hall sensors, an Unicon type electronic device whose output is connected to a video monitor and a scanner unit | 1 1. However, such a converter has insufficient reliability and sensitivity. The closest to the present invention is a matrix magnetic field transducer to a structuroscope containing a magnetically sensitive node made in the form of a matrix; the output of which is connected through an amplitude selector to an input of a video monitoring unit and a scanner unit whose output is connected to the control inputs of a magnetic sensitive node and video monitoring unit. The matrix is made of magnetoresistors. The disadvantage of the converter is low sensitivity, a small value of the output signal amplitude. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the converter. This goal is achieved by using magnetodiodes or magnetotriodes as magnetically sensitive elements of the matrix, in parallel with which storage capacitors are included. FIG. 1 shows a block diagram of a converter; in fig. 2 - matrix diagram; in fig. 3 - magnetotriod with a storage element The matrix converter contains a node 2 installed on the object 1 Control, a block 3 sweeps, an amplitude selector 4, the output of which is connected to the input of the video control 38 device 5 and the address buses 6-7. The magnetosensitive node 2 is made in the form of a matrix of magnetic diodes 8 or magnetotriodes 9 connected in parallel with storage capacitors 10. The converter operates as follows. The control object 1, which creates a non-uniform magnetic field (Fig. I), is located near the magnetically sensitive node 2. Under the action of a magnetic field, a change in ω occurs. the resistance of the magnetic diodes, which is caused by a change in the average concentration of charge carriers in the volume of the conducting channel, as a result of which an electropotential relief is formed on the surface of the matrix, corresponding to the magnetic intensity of, l. The use of magnetic diodes, the sensitivity of which is tens and hundreds of times higher than the sensitivity of the magnetoresistors, allows us to dramatically increase the sensitivity of the matrix transducer of magnetic fields and bring it closer to the sensitivity of the magnetic-ferroxonde transducer. The transducer uses the accumulation principle to maximize sensitivity. In this case, the magnitude of the current of the video signal coming from each magnetically sensitive element — the magnet diode is proportional to the total magnetic flux acting on the element during the whole period between commutations, i.e. over time frame. Each capacitor (Fig. 2) of the shunt magnetic diode is charged to the maximum voltage value at the moment of switching and is gradually depleted between the switches to a voltage depending on the strength of the magnetic field acting on this magnetic diode, and therefore, dependent on the resistive magnet diode. The unit 3 sweeps through the address buses 6-7 sequentially connects the magnetic diodes through the amplitude selector 4 to the input of the video monitor 5 At the same time, the unit 3 realizes the synchronous beam sweep on the screen of the monitoring device 5, the brightness of which is adjusted by the amplitude selector . The optical image on the screen of the video monitor will correspond to the magnetic relief of the object under control and characterize its structure. Even greater sensitivity of the transducer can be achieved by using magnetotriodes as magnetically sensitive elements (Fig. 3), providing a higher output signal amplitude. For this purpose, bipolar triodes with a flat emitter and a collector or unipolar field triodes with a gate can be used. The use of a matrix converter, in which the matrix is made of magnetic diodes or magnetotriodes, will allow to increase the sensitivity of the magnetic field converter by two orders of magnitude. The claims of a matrix magnetic field transducer to a struktroscope containing a magnetically sensitive node made in the form of a matrix, the output of which is connected through an amplitude selector to the input of a video control unit and a scanner unit whose output is connected to the control inputs of the magnetosensitive node and video control unit, It is distinguished by the fact that, with the entire sensitivity of the converter, magneto diodes of the matrix elements were used with magnet diodes or karniotriodryoda, parallel but the storage condensate tanks are included. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 616860, cl. G 01 N 27/82, 1977.

2. USSR author's certificate for application No. 2706562 / 25-28, cl. G 01 N 27/82, 04.01.79 (prototype).