Твердотельный преобразователь магнитных полей

 

(72) Автор изобретеиия

А.А. Аб ак умов (7I) Заявитель

Уфимский нефтяной институт (54) ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНЫХ

ПОЛЕЙ

Изобретение.относится к средствам контрольно-измерительнсй техники и может быть. применено. для контроля качества структуры ферромагнитных материалов и изделий, а.также для воспроизведения сигналов с магнитных лент в видеомагнитофонах.

Известен преобразователь. магнитных полей, содержащий магниточувствительный узел, выполненный в виде

10 матрицы иэ датчиков Холла, электронно-лучевой прибор типа уникон, выход которого связан с видеоконтрольным устройством, блок разверток (13 °

Однако такой преобразователь имеет недостаточную надежность, боль-. шие габариты и потребляемую. мощность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является твердотельный; преобразователь магнитных полей, .содержащий магниточувствительиый узел, выход которого подключен через, аплитудный селектор к видеоконтрольному устройству, блок разверток (21.

Недостатком такого преобразователя являются значительные габариты и потребляемая мощность, обусловленные тем, что.матрица магниточувствительного узла выполнена из датчиков

Холла, соединенных по группам и строкам посредством токопроводящих полосок.

Кроме того, преобразователь .имеет недостаточную надежность вследствие наличия большого количества выводов матрицы, необходимости.в устройстве коммуникации.

Цель изобретения - понижение габаритов.и потребляемой мощности повышение надежности .преобразователя.

Укаэанная цель достигается тем, что в твердотельном .преобразователе магнитных полей,. содержащем магниточувствительный блок, выход которого подключен через амплитудный.селектор к видеоконтрольному прибору, связанному с блоком разверток -и блоком тактирующих, импульсов, выход которого подключен ко второму. входу магниточувствнтельного блока, последний выполнен в виде отдельных секций .накопления, хранения н -переноса на магнитной пленке,, на поверхности которой. расположены информационные каналы для перемещения цилиндрических магнитных доменов, пересекаемые проводниковыми .аппликаци.ями, выходы. которых подсоединены к. блоку тактирующих импульсов, причем в секции хранения, совмещенной с секцией накопления, размещены сдвиговые регистры, расположенные между столбцами секции накопления, а на выходе сдвигового регистра установлен считывающий датчик.

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя; на фиг, 2 - схема магниточувствительного блока; на фиг. 3 — временная диаграмма тактирующих импульсов.

Устройство содержит (фиг. 1) объ- ект 1 контроля, магниточувствйтельный блок 2, выполненный,на однородной магнитной среде в виде тонкой.маг" нитной пленки, блок .3 развертки, амплитудный селектор 4, выход .которого соединен со входом видеоконтрольного прибора 5, блок 6 тактирующих импульсов, состоящий (фиг. 2) из генераторов 7, 8 и 9 тактирующих импульсов, секций 10 накопления, сак", ции 11 хранения,.секции 12 переноса, .информационных каналов 13, проводниковых апплнкаций-14, датчиков- 15 для считывания цилиндрических магнитных доменов, видеоуснлителя 16, ° подключенного к выходу 17 блока 2, тактирующие импульсы 18, 19 и 20, для перемещения цилиндрических, магнит.— ных доменов,. показаны на фиг. 3.

Преобразователь-работает следующим образом.

Объект 1 контроля,. создающий неоднородное магнитное-поле, располагают вблизи-магниточувствительного блока 2,. выполненного.на однородной магнитной среде, в качестве которой используются тонкие магнитные пленки иэ ортоферрита или эпитаксиальные гранатовые пленки, выращенные на немагнитной подложке из галлневого граната.

В таких пленках носителями -информации являются цилиндрические магнитные домены диаметром. 0,001-,0 05 мм, 50

5

2S

ЭО

23. 4 который изменяется.в зависимости от типа магнитной пленки, напряженности магнитного поля, создаваемого. дефектом. 11ереработка информации в пленках осуществляется путем направленного перемещения и взаимодействия доменов.

Магннточувствительный блок .2 представляет собой. матричный плоскостной преобразователь магнитного рельефа объекта контроля параллельно-последовательной кадровой структуры (фиг.2) и состоит из секций 10-накопления . информации, секции 11 хранения.информации,.секции 12 переноса, причем . в качестве секций 11 и 12 используются сдвиговые регистры на цилиндри" чеоких магнитных -доменах. На -стороне магнитной пленки,- обращенной к подложке, создаются. информационные каналы )3 в виде выступов; вытрав" ленных углублений путем селективной ионной имплантации или диффузии кремния. На этой же стороне, перпендикулярно информационным. каналам )3 располагаются токовые проводниковые аппликации 14, одни нэ выводов которых цодсоединяются.в определенной последовательности к генераторам 7, 8 и 9 тактирующих.импульсов, а другие эаземляются. В секции 1) хранения и секции 12 переноса используется .сдвиговый регистр, содержащий проводниковые. аппликации 14 в один информационный канал (фнг. 2). Число входов в регистры сдвига секций !.! хранения и .секций 12 .переноса;определяется числом выходов из секций )0 накопления в количеством регистров сдвига секций 11 хранения. (;-екция 11 хранения и секция 12 переноса защищены от воздействия- внаииих магнитных полей объекта 1. контроля.с помощью маг— нитных. экранов. ° Параллельно-последовательная кадровая -структура магныточувствительного блока 2 образуетая .из строчных структур, расположенных .вертикально .- столбцами,. В ней накопительные .элементы секции 10 чередуются с элементамн секции )l.хракения, они как бы образуют две прямоугольные матрицы,.вложенные друг в друга. Для -регистрации .цилиндрических магнитных доменов -на выходе. сдвиго-. вого .регистра свкции- 12 переноса устанавливается считывающий датчик

15, в качестве которого могут. быть использованы-индукционные или. гальваномагнитные датчики. Вследствие

894623 того, что индукционные датчики обладают малой чувствительностью, наиболее лерспективными являются- галь" ваномагнитные †. Холловские,.магнитореэисторные,. магнитодиодные изготовленные иэ пермаллоя.путем напыления в нужном месте. магнитной пленки. Мак. симальный выходной сигнал-на выходе датчика Холла .при считывании доменов. составляет 5-10 млВ, на выходе магниторезисторного датчика 0,5-1 мпВ. .Для усиления электрического сигнала, снимаемого с гальваномагнитного датчика 15 используется усилитель 16 на интегральной микросхеме, выход

17 которого подключен к амплитудному селектору 4.

Для облегчения -эффективной генерации цилиндрических магнитных до.менов гранатовые пленки. подвергаются ионной имплантации.. На пленку воздействуют статическим однородным магнитным полем,:плучаемым с помощью постоянных магнитов, -при определенной напряженности которого в секции накопления разрушаются полосковые магнитные домены, и она подготавливается к операции преобразования.

Магнитный рельеф объекта 1 контроля, вызванный наличием дефектов структуры, воздействует на поверхность магнитной. пленки магниточувствительного блока 2, вызывая появле-. ние .в соответствующих. местах матрицы цилиндрических магнитных доменов. 1Io истечении нехоторого времени (порядка нескольких милюжсекунд) в матри" це магниточувствительного блока 2 хранится. картина магнитных зарядов цилиндрических магнитных доменов, плотность которых. соответствует распределению магнитного рельефа объекта l контроля. Эти домены располагаются под соответствующими элементарными ячейками секции накопления, образованными .пересечениями информационных каналов 13 и проводниковых апплккаций 14. После окончания одного кадра по сигналу от генератора 7 тактовых импульсов на токовые проводниковые аппликации 14 поступают тактовые импульсы (фиг. 3), и накоплен ные в секции 10 накопления,за время одного кадра цилиндрические магнитные домены сдвигаются параллельно в регистры сдвигов секции ll хранения, защищенные с помощью магнитных экранов. Секция 10 накопления подготавливается к приему магнитного изображения следующего кадра. Одновременное перемещение цилиндрических магнитных доменов достигается путем последовательного возбуждения набора токовых проводниковых аппликаций 14 с помощью трехтактных генераторов 7, 8.и 9 тактирующих импуль" сов. Максимальное. значение рабочих тактовых частот для трехтактовых с структур составляет 10 мГц. В преобразователе.используется-трехтактная система возбуждения проводниковых аппликаций, так как только в этом случае можно добиться направленного. перемещения доменов вследствие их ассиметрии по.отношению к направляющим конфигурациям.

Информационные каналы 13 ограничивают боковое перемещение цилиндрических магнитных доменов из-за

20 наличия локальных неоднородностей в магнитной пленке.

В течение времени формирования следующего кадра информация из сдвиговых регистров секции 11 хранения передается строка эа строкой в ре. гистр секции .12 переноса. Магнитные цилиндрические домены следующей строки заданного поля вводятся в .. сдвигаиций регистр секции 12 пере30 носа только. после того, как иэ него выведены все домены передающей строки данного поля, которые считываются датчиком l 5,,амппитуда.видео.сигнала на выходе .которого пропорциоЗ нальна плотности магнитных зарядов или магнитной энергии очередного цилиндрического магнитного домена. Тактовая частота сдвига в выходном ре:гистре секции переноса должна быть >.в 1 1 раз (где A — количество регистров в секции хранения) вьппе тактовой час-. готы в секции хранения для того, чтобы к моменту поступления в регистр следую-; щей строки обеспечить передачу на выход всех доменов предыдущей строки.

Видеосигналы с выхода датчика 15 через видеоусилитель 16 и амплитудный селектор 4 поступают на вход видеоконтрольного прибора 5, на экране

S0 которого с помощью блока 3 разверток осуществляется синхронная развертка луча, яркость светового пят" на которого регулируется с помощью амплитудного селектора 4.

SS, Оптическое изображение. на экр. не видеоконтрольного прибора 5 соответствует магнитному рельефу. объекта контроля и характеризует его структуру.

894623

Рассмотренный преобразователь магнитных полей является самоскачирующим устройством, в отличие от преобразователей, где сканирование осу" .ществляется с помощью электронного луча или коммутатора.

Использование твердотельного преобразователя магнитных полей позволяет значительно .уменьшить габариты устройства и снизить потребляемую. мощность, которая в основном затрачивается на питание тактовых .генера. торов, а также повысить надежность преобразователя путем упрощения топологической структуры и регулярности матрицы, уменьшения количества внешних выводов ее до n, независи-. мо от числа элементов,.содержащихся в ней, кроме того, отсутствуют устройства сканирования.

Формула изобретения

Твердотельный преобразователь магнитных полей, содержащий магниточувствительный блок выход которого подключен через амплитудный .селектор к видеоконтрольндму прибору,. связанному с блоком разверток и блоком так.

% тирующих импульсов, выход которого подключен ко второму входу магниточувствительного блока, ° о т л нч а ю шийся .тем, что, с целью

3 понижения габаритов и потребляемой мощности, повышения. надежности преобразователя, магниточувствительный блок выполнен в виде, отдельных секций накопления, хранения и переноса на магнитной пленке, на поверхности . которой расположены информацнонные каналы для перемещения цилиндрических магнитных доменов, пересекаемые проводниковыми аппликациями, выходы которых подсоединены к блоку тактирующих импульсов, -причем и секции хранения, совмещенной с секцией накопления, размещены сдвиговые регистры, расположенные между. столбцами сек20 ции накопления, а на выходе .сдвигового регистра установлен считывающий датчик.:

Источники информации, э принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 616860, кл. G Ol R 33/06, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2712176/18-21, зе кл, G 01 R 33/06, 26.12 ° 78.

894623

Составитель Е.Данилина

Редактор Е.Папп Техред М.,Тепер Корректор В.Синицкая

Заказ 11482 74 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П1П1 Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4