Магнитооптический гистериограф

 

Союз Соавтсиик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(6I ) Донолинтельиов к аат. санд-ау— (22) Заявлено 10. 10. 80 (21)2991299/18-21 с присоединением заявки М вЂ”. (23) Приоритет— (51)M. Кл.

G 01 R 33/12

3Ъеудерствсниый квинтет ао лелем изобретений и открытий )пуоликоааио 15.05.82. бюллетень яй 18

Дата опубликования описания 15. 05. 82 (53) УЙК 621.3Ц. .44(088.8) В.Б.Архангельский, С.Ф.Глаголев,,Н,дюделева, (72) Авторы изобретения

В.А.Жуков, Н.А.Симонянц и M.M.×åð ынский л . (71) Заявитель (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к гистериографам для регистрации квазистатических петель гистерезиса, о нованным на магнитооптических эффектах Фарадея и Керра, и может исS пользоваться при исследовании магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромагнетиков.

Известен магнитооптический гистериограф, который по совокупности существенных признаков наиболее близок к изобретению. Он содержит источник света, поляризатор, намагничивающую систему с образцом, преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, двухлучевую поляризационную призму., два приемника излучения, генератор намагничивающего тока и регистрирующий тракт, состоящий из раэностной .и суммирующей схем, схемы деления разностного сигнала на суммарный и двухкоординатного регистратора. Источник света через поляризатор связан с образцом и через двухлучевую поляризационную призму с двумя приемниками излучения, выходы которых соединены одновременно с входами раэностной и суммарной схем, выходы которых соединены с входами делительной схемы, выход делителя схемы присоединен к Ц -входу двухкоординатного регистратора. При этом выход преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, подключенный через на" магничивающую систему к генератору намагничивающего тока, соединен с

Х-входом двухкоординатного регистратора $1) .

Однако результат измерения, получаемый на этом гистериографе отягощен погрешностью из-за неодинаковых характеристик фотоприемников чувствительность, темновой ток и т.д.), причем в процессе измерений

928274 из-за изменений внешних условий или старения даже специально подобранные фотоприемники могут изменять свои характеристики не одинаково, т.е. недостатком известного гистериографа является низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности регистрации квазистатических петель гистерезиса. ею

Поставленная цель достигается тем, что в магнитооптический гистериограф, содержащий блок намагничивания с генератором намагничивающего тока и преобразователем

1$ напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные с источником света поляризатор и двухлучевую поляризационную призму с двумя фотоприемниками, суммирующий и разностный блоки и подключенный к последнему двухкоординатный регистратор, снабжен азимутальным модулятором и подключен" ным к нему генератором модуляционного тока, двумя усилителями постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи, двумя автоматическими регуляторами усиления, и последовательно соединенными усилителем переменного напряжения и син>буранным детектором, при этом азимутальный модулятор оптически связан с поляризатором и двухлучевой поляризационной призмой, первые входы усилителей постоянного тока присоединены к выходам фотоприемников, а выходы усилителей постоянного тока одновременно присоединены к входам суммирующего и разносного блоков, выход суммирую40 щего блока через первый автоматический регулятор усиления присоединен к второму входу одного из усилителей постоянного тока и к входу усилителя переменного напряжения непосредственно, второй вход второго усили45 теля постоянного тока через второй автоматический регулятор усиления подключен к выходу синхронного детектора, опорный вход которого присоединен к генератору модуляционного тока.

На чертеже приведена структурная схема магнитооптического гистериографа.

Источник света 1 связан через И поляризатор 2 собразцом 3,,помещенным в блок 4 намагничивания,соединенный с генератором 5 намагничивающего тока, и через азимутальный модулятор 6>соединенный с генератором

7 модуляционного тока, и через двух-лучевую поляризационную призму 8с двумя фотоприемниками 9 и 10, подключенными к усилителям 11 и 12, о постоянного тока с регулируемыми коэффициентами передачи соответственно; выходы усилителей 11 и 12 под- ключены ко входам суммирующего блока 13 и разностного блока 14, выход суммирующего блока подключен к одному из входов автоматического регулятора 15 усиления, к другому входу которого подключено опорное напряжение Uqq, выход регулятора 15 усиления подключен к управляющему входу усилителя 11. Кроме того, выход суммирующего блока 13 подключен к входу усилителя 16 переменного напряжения, выход которого подключен к сигнальному входу синхронного детектора 17, опорный вход детектора подключен к выходу генератора 7 модуляционного тока, выход синхронного детектора 17 подключен к входу автоматического регулятора 18 усиления, выход которого присоединен к управляющему входу усилителя 12 постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи. Выход разностного блока 14 подключен к Ч входу двухкоординатного регистратора 19, а

Х-вход регистратора подключен к преобразователю 20 напряженности магнитного поля в электрический сигнал.

Гистериограф работает следующим . образом.

От источника 1 света поток излучения проходит через поляризатор 2 и падает на образец 3, помещенный в блок 4 намагничивания, в котором с помощью генератора 5 намагничивающего (медленно изменяющегося) тока создается напряженность магнитного поля, которая, например, может иметь треугольную форму. Отраженный от образца 3 поток излучения, испытавший поворот плоскости поляризации, проходит через азимутальный модулятор 6, представляющий собой магнитооптическую ячейку Фарадея, по обмотке которой пропущен переменный ток от генератора 7 модуляционного тока, который может иметь синусоидальную или прямоугольную форму. Далее модулированный по азимуту плоскости поляризации и испытавший поворот плоскости поляризации s образце поток

9282

5 излучения разделяется призмой 8, установленной под углом + У/н по отношению к поляризатору, на два потока, которые промодулированы уже по интенсивности (мощности). Фотоприемники 9 и 10 преобразуют изменения интенсивности в электрический сигнал.

Электрические сигналы с каждого фотоприемника проходят через усили- 10 тели 11 и 12 постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи и поступают на входы суммирующего блока 13 и раъностного блока 14. Надо управлять коэффициентами переда- !5 чи усилителей 11 и 12, чтобы постоянная составляющая разностного сигнала была пропорциональна углу поворота плоскости поляризации. С этой целью постоянная составляющая 20 суммарного сигнала поступает на один вход автоматического регулятора усиления 15, а на второй дифференциальный вход регулятора поступает опорное постоянное напряжение.

Автоматический регулятор усиления 15 изменяет коэффициент передачи усилителя ll так, чтобы постоянная составляющая суммарного сигнала была застабилизирована и равна Иеп. Для выравнивания чувствительностей по двум каналам с фотоприемниками 9 и

t0 необходимо добиться исключения переменной составляющей в суммарном сигнале. Для этого переменная составляющая частоты модуляции усиливается усилителем 16 постоянного напряжения и детектируется синхронным детектором 17, на опорный вход которого поступает напряжение с генератора 7 модуляционного тока. Выходное напряжение детектора поступает на вход автоматического регулятора усиления 18, с выхода которого напряжение поступает на управляющий вход усилителя 12. Одновременно работа двух петель обратной связи позволяет исключить аддитивную и муль" типликативную погрешности от неодинаковости чувствительностей фотоприемников, от изменения потока излучения источника, от изменения коэффициента отражения образца и коэффициента пропускания оптической схемы. C выхода разностного блока 14 постоян55 ная составляющая напряжения, пропорциональная углу поворота плоскости поляризации, поступает на

У вЂ .вход двухкоординатного регист74 6 ра 19, а на Х-вход поступает напряжение с преобразователя 20 напряженности магнитного поля в электрический сигнал .

Предлагаемое изобретение обеспе" чивает практически полное исключение аддитивной и мультипликативной погрешностей измерения, обусловленных неконтролируемым изменением чувствительности фотоприемников и неконтролируемым изменением потока излучения источника, а также изменением коэффициента отражения образца и коэффициента пропускания оптической схемы, не связанными с магнитным состоянием исследуемого образца.

При этом в сравнении с известным магнитооптическим гистериографом точность измерения магнитных параметров только за счет снижения аддитивной составляющей погрешности возрастает в 5-10 раз, что обеспечивает резкое возрастание метрологической надежности при аттестации стан4 дартных образцов и в 2-3 раза сокращает необходимое для этого число измерений.

Формула изобретения

Магнитооптический гистериограф, содержащий блок намагничивания с генератором намагничивающего то" ка и преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные поляри" затор с источником света и двухлучевую поляризационную призму с дву" мя фотоприемниками, суммирующий и разностный блоки и подключенный к последнему двухкоординатный регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации квазистатических петель гистерезиса, он дополнительно снабжен азимутальным модулятором и под" ключенным к нему генератором модуляционного тока, двумя усилителями постоянного тока с регулируемым коэффициентом передачи, двумя автоматическими регуляторами усиления, и последовательно. соединенными усилителем переменного напряжения и синхронным детектором, при этом азимутальный модулятор оптически связан с поляризатором »1 двухлучевой поляризационной призмой, первые входы усилителей постоянного тока присоединены к выходам фотоприемни" ков, а выходы усилителей постоянного тока одновременно присоединены к входам суммируюц его и разностнаго блоков, выход суммирующего блока через первый автоматический регулятор усиления присоединен к второму входу одного из усилителей постоянного тока и к входу усилителя переменного напряжения непосредственно, второй вход второго усилителя постоянного тока через второй авто928274 8 матический регулятор усиления подключен к выходу синхронного детек- тора, опорный вход которого присоединен к генератору модуляционного

5 тока.

ИстОчники информации> принятые во внимание при экспертизе

1. Хорн Д., Савацкий E. Модифицированный магнитооптический о гистериограф. - "Приборы для научных исследований". M., "Иир", 1972, И 12, с. 112-113 °