SU998988A1 - Магнитооптический гистериограф - Google Patents

Description

(54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

, Изобретение относитс  к магнитоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам дл  регистрации динамической петли гистерезиса , основанным на эффектах Керра и Фараде , и может быть использовано дл  изучени  магнитных свойств макрои микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков. Известен магнитооптический гистери ограф, основанный на эффекте .Керра, содержащий источник излучени , пол риз тор, намагничивающую систему дл  пере магничивани  образца с преобразователем напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, генератор переменного тока, анализатор, приемник юлучени , предварительный широкополосный усилитель, двухкоординатный регистратор Однако такой магнитооптический гистериограф характеризуетс  низкой точностью и ограниченным частотным диапазоном. Известен также магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, намагничивающий блок, преобразователь напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, общую шину, а . также синхронизатор, и стробоскопичес,кий преобразователь, входы которых подключены к преобразователю напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, импульсный источник излучени , оптически св занный с пол ризатором и намагничивающим блоком, а также с анализатором и первым приемником иэ- . лучени , первый узкополосный усилитель , выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора , синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического преобразовател , выходом подключенного к первому входу двухкоординатного регистратора 2 J . Не цосгагком данного магнитооптического гистерйографа  вл етс  низка  точность. Цель изобретени  - повьшение точности . Поставленна  цепь достигаетс  тем, что в магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, намагни чивающий .блок, преобразователь напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, а также синхронизатор и стробоскопический преобразователь, входы которых подключены к преобразователю напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, импульсный . источник излучени , оптически св занны с пол ризатором и намагничивающим бло ком, а также с анализатором и первым приемником излучени , первый узкополос ный усилитель, выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора, синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом , стробоскопического преобразовател , вы ходом подключенного к первому входу двухкоординатного регистратора, введены прерыватель, задающий генератор, . предварительный усилитель, управл ем гй предварительный усилитель, второй прит емник излучени ,-второй синхронный детектор, второй узкополосный усилител суммарный усилитель, дифференциальный усилитель, модул тор-компенсатор с компенсационной и модул ционной обмотками , шунт, генератор модул ционного тока,, усилитель посто нного тока, причем выход первого приемника излучени  через предварительный усилитель подклю чен к первым входам дифференциального усилител  и суммарного усилител , вторые входы которых подключены к выходу управл емого предварительного усилител , управл ющий вход которого- через второй синхронный детектор соединен с выходом генератора модул ционного тока , и с модул ционной обмоткой модул тора-компенсатора , оптически св занного с намагничивающим блоком и анализатором , другой вывод модул ционной обмотки соединен с общей шиной, второй вход второго синхронного детектора через второй узкополосный усилитель подключен к выходу суммарного усилител , выход дифференциального усилител соединен с входом первого узкополосного усилител , второй .вход двухкоординатного регистратора через шунт соединен с общей щиной, а через последовательно соединенные компенсационную обмотку модул тора-компенсатора и усилитель посто нного тока - с выходом 884 синхронного детектора, выход задающего генератора соединен с вторым входом синхронного детектора а также через прерыватель, другим, входом .соединенны с выходом синхронизатора, подключен к входу источника излучени , второй выход анализатора через второй приемник излучени  подключен к входу управл емого предварительного усилител . Кроме того, анализатор выполнен двухлучевым. На фиг, 1 представлена схема магнитооптического гистериографа; на фиг. 2 диаграммы формировани  сигнала. В магнитооптическом гистериографе генератор 1 переменного тока присоединен с намагничивающему блоку 2 с образцом 3 и преобразователем 4 напр женности магнитного пол  в электрический сигнал. Выход преобразовател  4 напр женности магнитного пол  в электрический сигнал св зан с входом синхронизатора 5 и сигнальным входом стробоскопического преобразовател  6, к выходу которого присоединен Х-вход двухк:оординатного ; регистратора 7; выход задающего генератора 8 присоединен к управл ющему входу прерывател  9 и к опорному входу ьервогд синхронного детектора 1О, сигнальный вход которого через первый узкополосный усилитель 11 и дифференциальный усилитель 12 подключен к выходам предварительного усилител  13 и управл емого предварительного усилител  14, а .выход через усилитель посто нного тока 15 - к компенсационной обмотке модул тора-компенсатора 16, щунт 17 которого присоединен к V -входу двухкоординатного регистратора 7. Выход генератора 18 модул ционного тока подключен к модул ционной обмотке модул тора-компенсатора 16 и к опорному входу второго синхронного детектора 19, сигнальный вход которого через второй узкополосный усилитель 20 и суммарный усилитель 21 соединен с выходами предварительного усилител  13 и управл емого предварительного усилител  14, а выход -. с управл ющим входом управл емого предварительного усилител  14. Выход синхро.низатора 5 подключен к опорному входу стробоскопического преобразовател  6 и через прерыват;ель 9 к синхронизирующему входу импульсного источника 22 излучени , который оптически св зан через пол ризатор 23, образец 3, модул тор-компенсатор 16 и анализатор 24 с приемниками 25 и 26 Евлучени , присоединенными к предварительному усилителю 13 и управл емому предварительному усилителю 14. Магнитооптический гистериограф работает следукниим образом. Генератор 1 переменного тока вырабатывает ток заданной частоты, который с помощью намагничивающего блока 2 преобразуетс  в напр женность перемагничивакшего пол  Н (фиг. 2 а), пере магничивактаую испытуемыйобразец 3. В качестве намагничивающего блока 2 используетс  например, система катушек Гельмгольца или электромагнит, а в качестве генератора 1 переменного тока; - усилитель мощности, подключен- ный к выходу генератора переменного синусоидального напр жени . С выхода преобразовател  4 напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, например образцового резистора, переме ное напр жение поступает на вход синхронизатора 5, который вырабатывает и пульсы синхронвзапии UQ(4)Hr. 2 б) с большой скважностью и частотой, равной частоте входного напр жени , причем фа зсюый сдвиг импульсов синхронизации по отношению к входному напр жению медленно и монотонно измен етс . Врем , в течение которого фазовый сдвиг измен етс  не 36О°, соответствует времени регистрации полной петли гистерезиса . С,выхода синхронизатора 5 импульсы поступают на опорный вход стробоскопического преобразовател  6, который преобразует сигнал с выхода преобразовател  4 напр женности магнитного пол  в электрический сигнал в медленно мен кшеес  напр жение, величина которого пропорциональна мгновенному значению напр женности магнитног пол  в момент действи  импульса син;фонизашш . Таким образом, выходное напр жение стробоскопического преобразовател  6 повтор ет форму,входного на пр жени , но период выходного напр жени равен времени регистрации петли гистер зиса. Далее это напр жение поступает на X-вход двузрсоординаТного регистрато ра 7. Кроме того, с выхода синхронизатора 5 импульсы поступают на прерыватель 9, который формирует скачки импульсов , следующие с частотой сигналов УЗГ (фиг. 2 в), вырабатываемых задающим генератором 8, под действием кото рых импульсный источник 22 излучени  излучает световые импульсы Ф (фиг. 2г В качестве импульсного источника 22 т излучени  может использоватьс  лазер непрерывного действи  с электрооптической  чейкой Поккельса. Эти импульсь проход т через пол ризатор23 и падают на образец 3. Азимут пол$ф зааии импульсов излучени , отраженных от образца , измен етс  по отношению к азимуту пол ризации падающих импульсов на угол, пропорциональный величине мгновенной намагниченности Г (фиг. 2 Э ) освещенного участка образца. Далее импульсы излучени  проход т через азимутал ный модул тор-компенсатор 16, в качестве которого может использоватьс  магнитооптическа   чейка Фараде , модул ционна  обмотка которого питаете от генератора 18 модул ционного тока, в качестве которого может использовать с  усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного напр жени . После прохождени  через анализатор 24 импульсы излучени  преобразуют ;. приемниками 25 и 26 излучени  в электрические сигналы, которые поступают на предварительный усилитель 13 и управл емый предварительный, усилитель 14. Перва  гармоника Uj;(фиг. 2е) напр жени  на выходе суммарного усили тел  21 с частотой сигнала . 29iO вырабатываемого генератором 18 модул ционного тока, пропорциональна разности чувствительности приемников.25 и 26 излучени . Эта гармоника усиливаетс  вторым узкополосным усилителем 2О и детектируетс  рторым синхронным детектором 19. Его выходное напр женке измен ет коэффициент передачи управл емого предварительного усилител  таким образом, чтобы напр жение первой гармоники стремилось к нулю, тем самым обеспечиваетс  равенство чувствительности обоих приемников 25 и 26 излучени  с предварительным усилителем. Перва  гармоника ид-(фйг. 2 з) напр жени  ид(фиг. 2и ) на выходе дифференциального усилител  12 с частотой, вырабатываемой задающим генератором 8f пропорциональна мгновенной намагниченности . Эта гормоника усиливаетс  первым узкополосным усилителем 11 и детектируетс  первым синхронном детектором 10. Напр жение с выхода первс о синхронного детектора 1О через усилитель посто нного тсжа 15 поступает на компенсационную обмо1%у азимутального модул тора-компенсатора 16. Эта обмотка , включаетс  таким образом, чтобы поворот плоскости пол ризации в рабочем теле магнитооптической  чейки Фареще  был равен по величине с точностью до статической ошибки и противоположен по знаку повороту плоскости пол ризации импульсов излучени  за счет мгновенной намагниченности образца Г . Таким образом, ток в компенсационной обмЬтке пр мо пропорционален мгновенной намагниченности образца. Напр жение, пропорциональное току компенсации снимаетс  с шунта 17 и подаетс  на Y вход двухкоординатного регистратора 7. Таким образом, осуществл етс  компенсационный способ регистрации с использованием амплитудной модул ции и двухлучевой оптической схемы, не чувствительной к двупреломлению в образце и рабочем теле модул тора-компенсатора, тем самым достигаетс  повьпдение точности измерений. формула изобретени  1. Магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, намагничивающий блок и преобразователь напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, а также синхронизатор и стробоскопический преобразователь, входы которых подключены к преобразователю напр женности магнитного пол  в электрический сигнал, импульсный источник излучени , оптически св занный с пол ризатором и намагничивающим, блоком , а также с анализатором и первым приемником излучени , первый узкополос ный усилитель выход которого подключен к первому входу первого синхронного де тектора, синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического преобразовател , выходом подключенного к первому входу двухкоординатного регистратора, отличающийс  тем, что, с целью повыше- ни  точности, в него введены прерьгоатепь , задающий генератор, предварительный усилитель, управл емый предварительный усилитель, второй приемник из .лучени , второй синхронный детектор, вт рой узкополосный усилитель, дифференшальный усилитель, модул тор-компенса тор с компенсаадоной и модул ционной 88.8 обмотками, шунт, генератор модул ционного тока, усилитель, посто нного тока, причем выход первого приемника излучени  через предварительный усилитель подключен к первым входам дифференглиального усилител и суммарного усилител , вторые входы которых подключены к выходу управл емого предварительного усилител , управл ющий вход которого через второй синхронный детектор соединен с выходом генератора модул ционного тока и с модул ционной обмоткой модул тора-компенсатора , оптически св занного с намагничивающим блоком и -анализатором , другой вывод модул ционной обмотки-соединен с общей шиной, второй вход второго синхронного детектора через второй узкополосный усилитель подключен к выходу суммарного усилител , выход дифференциального усилител  соединен с входом первого узкополрсного усилител , второй вход двухкоординатного регистратора через шунт соединен с общей шиной, а через последовательно соединенные компенсационную обмотку модул тора-компенсатора и усилитель посто нного тока - с выходом синхронного детектора, выход задающего гене-ратора соединен с вторым входом синхронного детектора, а также через прерыватель , другим входом соединенный с выходом синхронизатора, подключен к входу источника излучени , второй выход анализатора через второй приемник излучени  подключен к входу управл емого предварительного усилител .. 2. Гистериограф, по п,1, отличающийс  тем, что, анализатор .выполнен двухлучевым. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Глаголев С. Ф. Червинский М . М . Магнитопол риметр Керра дл  определени  локальных динамических магнитных характеристик. Труды метрологических институтов СССР, 1979, вьш. 233(293) с. 31-35. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2879685, 1Ш.Сч O1R 33/12, 11.02.80.

Vc

II I I I I I I I I I I II

1-11 I I I II 1-1

r

/

tfl

ufTTx.-T-T-...

r.

. .f

Claims (2)

1. формула изобретения 20

   1. Магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, намагничивающий блок и преобразователь напря- 25 женности магнитного поля в электрический сигнал, а также синхронизатор и стробоскопический преобразователь, входы’ которых подключены к преобразователю напряженности магнитного поля в 30 электрический сигнал, импульсный источник излучения, оптически связанный с поляризатором и намагничивающим, блоком, а также с анализатором и первым приемником излучения, первый узкополосный усилитель выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора, синхронизатор, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя, выходом под— ключенного к первому входу двухкоординатного регистратора, отличающийся тем, что, с целью повыше- * ния точности, в него введены прерыватель, задающий генератор, предваритель- * ный усилитель, управляемый предварительный усилитель, второй приемник излучения, второй синхронный детектор, второй узкополосный усилитель, дифференциальный усилитель, модулятор-компенсатор с компенсационой и модуляционной ⁵⁰ обмотками, шунт, генератор модуляционного тока, усилитель, постоянного тока, причем выход первого приемника излучения через предварительный усилитель подключен к первым входам дифференпиального усилителяи суммарного усилителя, вторые входы которых подключены к выходу управляемого предварительного усилителя, управляющий вход которого через второй синхронный детектор соединен с выходом генератора модуляционного тока и с модуляционной обмоткой модулятора-компенсатора, оптически связанного с намагничивающим блоком и анализатором, другой вывод модуляционной обмотки-соединен с общей шиной, второй вход второго синхронного детектора через второй узкополосный усилитель подключен к выходу суммарного усилителя, выход дифференциального усилителя соединен с входом первого узкополосного усилителя, второй вход двухкоординатного регистратора через шунт соединен с общей шиной, а через последовательно соединенные компенсационную обмотку модулятора-компенсатора и усилитель постоянного тока - с выходом синхронного детектора, выход задающего генератора соединен с вторым входом синхронного детектора, а также через прерыватель, другим входом соединенный с выходом синхронизатора, подключен к входу источника излучения, второй выход анализатора через второй приемник излучения подключен к входу управляемого предварительного усилителя..
2. 2. Гистериограф, по п.1, отличающийся тем, что, анализатор выполнен двухлучевым.