SU913293A1

SU913293A1 - Solid-state matrix converter of magnetic fields

Info

Publication number: SU913293A1
Application number: SU802958951A
Authority: SU
Inventors: Aleksej A Abakumov
Original assignee: Ufimsk Neftyanoj Inst
Priority date: 1980-07-14
Filing date: 1980-07-14
Publication date: 1982-03-15

Description

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах для контроля качества структуры ферромагнитных материалов и изделий по результатам взаимодействия их с магнитными полями.The invention relates to instrumentation technology and can be used in devices for quality control of the structure of ferromagnetic materials and products according to the results of their interaction with magnetic fields.

Известно устройство, которое содержит магниточувствительный узел, выполненный в виде матрицы из элементов Холла, уникон, видеоконтрольное устройство Г13.It is known a device that contains a magnetically sensitive node, made in the form of a matrix of Hall elements, unicon, a video monitoring device G13.

Известное устройство позволяет проводить контроль качества структуры ферромагнитных материалов, оДнако имеет невысокую надежность и значительные габариты.The known device allows to control the quality of the structure of ferromagnetic materials, however, it has low reliability and considerable dimensions.

Известен также твердотельный матричный преобразователь магнитных полей, содержащий магниточувствительный узел, выполненный в виде матрицы, выход которого подсоединен через амплитудный селектор к видеоконтрольному устройству, блок раз2Also known is a solid-state matrix magnetic field transducer, containing a magnetically sensitive node, made in the form of a matrix, the output of which is connected through an amplitude selector to a video control device, unit times2

верток, выход которого соединен с управляющими входами магниточувствительного узла и видеоконтрольного устройства [21.a screwdriver, the output of which is connected to the control inputs of the magnetically sensitive node and the video monitor [21.

Недостатками такого преобразователя являются сложность конструкции, значительные габариты магниточувствительного узла, невысокая надежность его работы, обусловленная значительным количеством используемых элементов Холла, и недостаточно высокая точность вследствие конечной величины отдельных матричных элементов.The disadvantages of such a converter are the complexity of the design, the significant dimensions of the magnetically sensitive node, the low reliability of its operation, due to the significant number of Hall elements used, and the insufficiently high accuracy due to the finite size of the individual matrix elements.

Цель изобретения - повышение точности.The purpose of the invention is to improve accuracy.

Поставленная цель достигается тем, что в твердотельный матричный преобразователь магнитных полей, содержащий магниточувствительный узел, выход которого подключен через амплитудный селектор к первому входу видеоконтрольного блока, и блок разверток, выход которого подсоеди913293This goal is achieved by the fact that in a solid-state matrix magnetic field converter containing a magnetically sensitive node, the output of which is connected through an amplitude selector to the first input of the video monitoring unit, and a scanner unit whose output is connected 913293

нен ко второму входу видеоконтрольного блока, введен блок генераторов переменного тока, управляющий вход которого подключен к выходу блока разверток, а выходы подсоединены к соответствующим входам магниточувствительного узла, который выполнен из однородного магнитного материала с доменной структурой в виде η последовательно соединенных секции накопления и секции хранения, каждый -выход которых подключен к соответствующему входу секции переноса, на выходе которой установлен гальваномагнитный датчик, при этом каналы перемещения доменов секций выполнены в виде петлеобразных проводников, имеющих форму шеврона.not connected to the second input of the video monitoring unit; an alternating current generator unit is inserted, the control input of which is connected to the output of the scanner unit, and the outputs are connected to the corresponding inputs of a magnetically sensitive node, which is made of uniform magnetic material with a domain structure in the form of η series-connected accumulation section and storage section Each output of which is connected to the corresponding input of the transfer section, the output of which is equipped with a galvanomagnetic sensor, while the moving channels of the house s sections are in the form of loop conductors having a chevron shape.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя·, на фиг. 2 - конструктивное выполнение магниточувствительного узла.FIG. 1 shows a block diagram of a transducer; FIG. 2 - constructive execution of the magnetically sensitive node.

Устройство содержит объект 1 контроля, магниточувствительный узел 2, блок 3 разверток, амплитудный селектор 4, выход которого подключен к видеоконтроль ному устройству 5, блок 6 генераторов переменного тока, выходы которого подключены ко вхо'дам магниточувстви|ельного узла 2. Магниточувствительный узел 2 представляет собой матричный плоскостной преобразователь магнитного рельефа параллельно-кадровой структуры (см.фиг.2), состоящий из трех секций: накопления информации 7, хранения информации 8, переноса информации 9·The device contains a control object 1, a magnetically sensitive node 2, a sweep block 3, an amplitude selector 4, the output of which is connected to a video monitoring device 5, a block 6 of alternators, the outputs of which are connected to the inputs of the magnetically sensitive node 2. Magnetic sensitive node 2 represents is a matrix planar magnetic relief transducer of a parallel-frame structure (see Fig.2), consisting of three sections: information accumulation 7, information storage 8, information transfer 9 ·

Информационные каналы 10 для г.е'ремещения цилиндрических магнитных доменов создаются одним петлеобразным проводником 11, имеющим форму "шеврона", по которому пропускается переменный ток. Шаг проводника примерно равен двум диаметрам домена. Число входов в регистр сдвига секции 9 переноса равно числу выходов секции 8 хранения. Секции хранения 8 и переноса 9 защищены от воздействия внешних магнитных полей объекта 1 контроля с помощью магнитных экранов (не показаны).Information channels 10 for the dislocation of cylindrical magnetic domains are created by one loop-shaped conductor 11, having the form of "chevron", through which alternating current is passed. Conductor pitch is approximately equal to two domain diameters. The number of entries in the shift register of transfer section 9 is equal to the number of outputs of storage section 8. Storage section 8 and transfer 9 are protected from the effects of external magnetic fields of the object 1 control with magnetic screens (not shown).

Регистрация цилиндрических ма|— нитных доменов осуществляется с помощью гальваномагнитного датчика 12, в качестве которого могут быть использованы Холловские, магниторезисторные датчики и элементы Суля.Registration of cylindrical magnetic domains is carried out using a galvanomagnetic sensor 12, in which Hall, magnetoresistor sensors and Sul elements can be used.

Усиление электрического сигнала, снимаемого с гальваномагнитного датчика 12 может осуществляться в видеоусилителе 13 на интегральной микросхеме, выход которого подключен к амплитудному селектору 4.The amplification of the electrical signal taken from the galvanomagnetic sensor 12 can be carried out in video amplifier 13 on an integrated circuit, the output of which is connected to the amplitude selector 4.

Твердотельный матричный преобразователь работает следующим образом.Solid-state matrix Converter works as follows.

Объект 1 контроля, создающий неоднородное магнитное поле, располагают вблизи матрицы магниточувствительного узла 2 (фиг.1), выполненного на однородной магнитной среде, в качестве которой используются тонкие магнитные пленки из ортоферрита или эпитаксиальные гранатовые плен- . ки, выращенные на немагнитной предложке из галлиевого граната.The control object 1, which creates a non-uniform magnetic field, is located near the matrix of the magnetically sensitive node 2 (FIG. 1), performed on a homogeneous magnetic medium, which uses thin magnetic films from orthoferrite or epitaxial garnet film. ki grown on a non-magnetic proposal of gallium garnet.

В качестве носителей информации , используются единичные цилиндрические магнитные домены, диаметр которых изменяется от 0,001 до 0,05 мм в зависимости от типа магнитной пленки, напряженности магнитного поля, создаваемого объектом контроля. Переработка информации в таких средах осуществляется путем направленного перемещения и взаимодействия доменов.As information carriers, single cylindrical magnetic domains are used, the diameter of which varies from 0.001 to 0.05 mm depending on the type of magnetic film, the magnetic field strength created by the test object. The processing of information in such environments is carried out by the directional movement and interaction of domains.

Магнитное поле объекта 1 контроля, вызванное наличием дефектов структуры, воздействует на поверхность магнитной пленки магниточувствительного узла 2, вызывая появление в соответствующих местах цилиндрических магнитных доменов. По истечении некоторого времени в матрице магниточувствительного узла 2 хранится картина магнитных зарядов цилиндрических доменов, плотность которых соответствует распределению магнитного рельефа объекта 1 контроля. По окончании одного кадра на проводники 11 от блока 6 генераторов переменного тока поступает переменный ток, частота изменения которого определяет скорость перемещения цилиндрических магнитных доменов. При поступлении тока положительной полярности домен втягивается в соседнюю петлю, при этом форма его искажается, что является результатом взаимодействия цилиндрического магнитного домена с магнитостатической ловушкой, сформированной петлеобразным проводником. По окончании импульса тока форма домена восстанавливается и он частично захватывает следующую петлю. При подаче импульса тока отрицатель5 ίThe magnetic field of the control object 1, caused by the presence of structural defects, acts on the surface of the magnetic film of the magnetically sensitive unit 2, causing cylindrical magnetic domains to appear in the corresponding places. After some time in the matrix of the magnetically sensitive node 2, the picture of magnetic charges of cylindrical domains is stored, the density of which corresponds to the distribution of the magnetic relief of the test object 1. At the end of one frame, alternating current is supplied to conductors 11 from block 6 of alternators, the frequency of which changes determines the speed of movement of cylindrical magnetic domains. When a current of positive polarity arrives, the domain is drawn into the adjacent loop, and its shape is distorted, which is the result of the interaction of the cylindrical magnetic domain with the magnetostatic trap formed by the loop-shaped conductor. At the end of the current pulse, the domain shape is restored and it partially captures the next loop. When a current pulse is applied, a negative 5 ί

ной полярности он перемещается вpolarity it moves to

следующую петлю и т.д.next loop and so on

Таким образом, накопленные в секции 7 накопления за время одного кадра цилиндрические магнитные домены быстро сдвигаются в секцию 8 хранения, а секция накопления подготавливается к приему магнитного изображения следующего кадра.Thus, the cylindrical magnetic domains accumulated in the accumulation section 7 during one frame are quickly shifted to the storage section 8, and the accumulation section is prepared to receive the magnetic image of the next frame.

В течение времени формирования следующего кадра информация из секции 8 хранения построчно передается в сдвиговый регистр секции 9 переноса, откуда она поэлементно передается на гальваномагнитный датчик 12, амплитуда видеосигнала на выходе которого пропорциональна плотности магнитных зарядов или магнитной энергии очередного цилиндрического магнитного домена. Тактовая частота сдвига в секции 9 переноса должна быть в ш раз (где т - количество элементов в одной строке) выше тактовой частоты в секции 8 хранения для того, чтобы к моменту поступления в регистр следующей строки обеспечить передачу на выход всех магнитных доменов предыдущей строки.During the formation of the next frame, the information from storage section 8 is transferred line by line to the shift register of transfer section 9, from where it is transferred element by element to galvanomagnetic sensor 12, the amplitude of the video signal at the output of which is proportional to the density of magnetic charges or magnetic energy of the next cylindrical magnetic domain. The clock frequency shift in section 9 of the transfer must be w times (where t is the number of elements in one row) higher than the clock frequency in storage section 8 in order to ensure that all the magnetic domains of the previous row are transmitted to the output of the next line.

Видеосигнал с выхода гальваномагнитного датчика 12 через видеоусилитель 13 и амплитудный селектор 4 поступает на вход видеоконтрольного устройства 5, на экране которого с помощью блока 3 разверток осуществляется синхронная развертка луча, яркость светового пятна которого регулируется с помощью амплитудного селектора 4.The video signal from the output of the galvanomagnetic sensor 12 through the video amplifier 13 and the amplitude selector 4 is fed to the input of the video monitor device 5, on the screen of which, using the scanner unit 3, a synchronous beam sweep is performed, the brightness of the light spot of which is controlled by the amplitude selector 4.

Следовательно, оптическое изображение на экране видеоконтрольного ₄₀устройства 5 соответствует магнитному рельефу объекта контроля 1 и характеризует его структуру.Therefore, the optical image on the screen of the video monitor ₄₀ device 5 corresponds to the magnetic relief of the test object 1 and characterizes its structure.

13293 613293 6

Использование данного твердотельного матричного преобразователя магнитных полей позволяет значительно упростить конструкцию преобразовате5 ля, уменьшить его габариты, повысить надежность и точность работы преобразователя .The use of this solid-state matrix converter of magnetic fields makes it possible to significantly simplify the design of the converter, to reduce its dimensions, to increase the reliability and accuracy of the converter.

Claims

Claim

10 Solid-state matrix magnetic field converter containing a magnetically sensitive node, the output of which is connected through an amplitude selector to the first input of the video monitor of the polar unit, and a scanner unit whose output is connected to the second input of the video control unit, characterized in that den is a block of alternators, the control input of which is connected to the output of the scanner block, and the outputs are connected to the corresponding inputs of magnetically sensitive

25 node, which is made of a homogeneous magnetic material with a domain structure in the form of η series-connected accumulation sections and storage sections, each output of which

30 is connected to the corresponding input of the transfer section, the output of which is equipped with a galvanomagnetic sensor, while the transfer channels of the section domains are made in the form of loop-shaped ₃₅ conductors having the form of chevron.