Магнитооптический гистериограф

 

ангельский, С.Ф.Глаголев,fM.Н. Дюделева, ВЛ:Щунов, В.А.Панов, Н.А. Симонянц и"M,M.×åðâèíñêèé /

1; изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической петли гистерезиса, основанным на эффекте

Керра и Фарадея.

Известны магнитооптические гистериографы, содержащие источник света, поляризатор, блок перемагничивания, генератор переменного тока, анализатор, силитель и регистратор10 осциллограф (1 J .

Однако точность измерения ими не" достаточна.

Известен магнитооптический гисте15 риограф для регистрации динамических петель гистерезиса, который no соеокупности существенных признаков наиболее близок к изобретению. Гистериограф содержит намагничивающую систему с генератором переменного тока, переобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал и образцом, оптически связанным через поляризатор с импульсным источником света и через анализатор с приемником излучения, и блок регистра" ции с предварительным узкополосным усилителем, синхронным детектором, синхронизатором, стробоскопическим преобразователем и двухкоординатным регистратором12) .

Известный гистериограф обладает значительной мультипликативной погрешностью, обусловленной дрейфом источника излучения и фликкерным шумом приемника излучения.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что магнитооптический гистериограф, содержащий намагничивающий блок с генератором переменного тока, поеобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптичес ки связанные импульсный источник света и поляризатор, анализатор и приемник излучения, последовательно

3 92 соединенные с приемником излучения предварительный узкополосный усили, тель и синхронный детектор, последовательно соединенные с намагничиваюO щим блоком синхронизатор, стробоскопический преобразователь, второй вход которого связан с входом синхронизатора, выход - с входом двухкоординатного регистратора, а второй вход импульсного источника света с выходом синхронизатора, снабжен азимутальным модулятором-компенсатором с шунтом, генератором модуляционного тока и усилителем постоянного тока, при этом анализатор ус тановлен в скрещенное с поляризато ром положение, выход генератора модуляционного тока соединен с опорным входом синхронного детектора и с модуляционной обмоткой азимутального модулятора-компенсатора, выход синхронного детектора через усилитель постоянного тока подключен к компенсационной обмотке азимутального модулятора компенсатора, к шунту которой присоединен вход 9 двухкоординатного регистратора.

На фиг. 1 изображена структурная схема магнитооптического гистериографа, на фиг. 2 — временные диаграммы напряженности перемагничи врющего поля, магнитоойтического угла вращения и световых импульсов источника света, на фиг. 3 - временные диаграммы потока излучения, падающего на приемник излучения .

В магнитооптическим гистериографе (фиг.E) генератор 1 переменного тока присоединен к намагничивающему блоку 2 с образцом 3 и преобразователем 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал. Выход преобразователя 4 соединен со входом синхронизатора 5 и с сигнальным входом стробоскопического преобразователя б. Выход синхронизатора 5 подключен к опорному входу стробоскопического преобразователя 6 и к синхронизирующему входу импульсного источника света 7, который через поляризатор 8, образец 3, азимутальный модулятор-компенсатор 9, модуляционная обмотка которого соединена .с генератором 10 модуляционного тока, анализатор 11 связан с приемником 12 излучения. Выход приемника 12 через предварительный узкополосный усилитель 13, синхронный детектор 14, опорный вход которого

827 ф

tO

4Î

Я

55 связан с генератором 10 модуляцион- ного тока, усилитель постоянного тока 15 и шунт 16 компенсирующей обмотки азимутального модуляторакомпенсатора 9 подключен ко входу

Ч двухкоординатного регистратоо ра 17, вход Х которого соединен с выходом стробоскопического преобразователя 6.

Гистериограф работает следующим образом.

Генератор .1 переменного тока вырабатывает периодический ток заданной частоты, который с помощью намагничивающего блока 2 преобразуется в напряженность магнитного попя Н, перемагничивающего испытуемый образец 3. В качестве намагничивающего блока может использоваться, например, система катушек

Гельмгольца, а в качестве генератора переменного тока, например, усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного синусоидального напряжения. С выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, например образцового резистора, персменное напряжение поступает на вход синхронизатора 5, который вырабатывает импульсы синхронизации с большей скважностью и частотой, равной частоте входного напряжения, причем фазовый сдвиг импульсов синхронизации по отношению к входному напряжению медленно и монотонно изменяется (фиг.2), Время, в течение которого фазовый сдвиг изменяется на 360, соответствует времени регистрации полной петли гистерезиса. С выхода синхронизатора g импульсы поступают на опорный вход стробоскопического преобразователя 6, который преобразует сигнал с выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в медленно меняющееся напряжение, величина которого пропорциональна мгновенному значению напряженности магнитного поля в момент действия импульса синхронизации.

Таким образом, выходной сигнал стробоскопического преобразователя 6 повторяет форму входного сигнала, но период выходного сигнала равен времени регистрации петли гистереэи. са .

Кроме того, с выхода синхронизатора импульсы поступают на синхронизирующий вход импульсного источФормула изобретения

Магнитооптический гистериограф, содержащий намагничивающий блок с генератором переменного тока, преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал, оптически связанные импульсный источник света и поляризатор, анализатор и приемник излучения, последовательно соединенные с приемником излучения предварительный узкополосный усилитель. и синхронный детектор, последовательно соединенные с намагничивающим блоком синхронизатор,стробоскопический преобразователь, второй вход которого связан с входом синхронизатора, выход - с входом двухкоординатного регистратора, а второй вход импульсного источника света с выходом синхронизатора, о т л и- ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, гистериограф снабжен вэимутальным модулятором5 92827 ника света 7, который вырабатывает. световые импульсы Ф . В качестве источника света, например, может использоваться лазер непрерывного действия с электрооптической ячей-кой Поккельса. Эти импульсы проходят через поляризатор 8 и падают на образец 3. Азимут поляризации световых импульсов, отраженных от образца, изменяется по отношению о к азимуту поляризации падающих импульсов на угол 1, пропорциональный величине мгновенной намагниченности освещенного участка образца (фиг.2) . Далее световые импуль- 15 сы проходят через аэимутальный модулятор-компенсатор 9, в качестве которого может, например, использоваться магнитооптическая ячейка

Фарадея, модуляционная обмотка кото- рв рого питается от генератора 10 модуляционного тока в качестве которого может использоваться, например, усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного напряже- 25 ния.После прохождения через анализатор ,111 световые импульсы имеют форму, показанную на фиг.3 (причем фиг.3 о. соответствует случаю, когда мгновенная намагниченность образца в мо- эв мент действия импульса синхронизации равна нулю, а фиг.3 о - когда мгновенная намагниченность отлична от нуля) . Приемник 12 излучения преобразует световые импульсы в электрический сигнал, первая гармоника частоты аэимутальной модуляции которого пропорциональна мгновенной намагниченности. Зта гармоника усливается предварительным узкополосным усили- 4О телем 13 и детектируется синхронным детектором 14 с большой постоянной времени. Напряжение с выхода синхронного детектора 14 через усилитель постоянного тока 15 поступает на ком- 45 пенсационную обмотку азимутального модулятора-компенсатора 9. Зта обмотка включается таким образом, чтобы поворот плоскости поляризации в .рабочем теле магнитооптической ячейки

Фарадея был равен по величине с точностью до статической ошибки и противоположен по знаку поворота плоскости поляризации световых импульсов за счет мгновенной намагничен55 ности образца. Таким образом, ток в компенсационной обмотке прямо пропорционален мгновенной намагниченности образца. Напряжение, пропорцио5 6 нальное току компенсации, снимается с шунта 16 и подается на вход У двухкоординатного регистратора 17.

Предлагаемый магнитооптический гистериограф в сравнении с известными обеспечивает резкое снижение мультипликативной погрешности в 1020. раз, поскольку в нем используется компенсационный способ регистрации, позволяющий избавиться от основных причин дрейфа сигнала - нестабильности источника света и фликкерных шумов приемника излучения . Аддитивная погрешность от шумов источника света и приемника излучения сниже" на в 8-10 раз, поскольку постоянная засветка приемника излучения уменьшается в десятки раэ благодаря реализации возможности работы гистериографа при скрещенных главных плоскостях пропускания поляризатора и анализатора. В результате резкого увеличения точности, чувствительности и воспроизводимости результатов измерения возможно проводить изменения значительно (e 10 раз) меньших углов магнитооптического вращения при магнитном насыщении, что допускает проведение измерений . начальной магнитной проницаемости, регистрацию частных петель гистерезиса и т.д.для значительно более широкого класса магнитных материалов.

7 928275 8 компенсатором с шунтом, генератором присоединен вход Ц двухкоордимодуляционного тока и усилителем натного регистратора. постоянного тока, при этом .анализатор установлен в скрещенное с поля" Источники информации, ризатором положение, выход генерато- з принятые во внимание при экспертизе ра модуляционного тока соединен 1. Авторское свидетельство СССР с onopHblM входом синхронного детек- по заявке У 2879685/18-21, тора и с модуляционной обмоткой моду- кл. G 01 R 33/12, 11.02.80. лятора-компенсатора, выход синхрон- 2. E. Satvatzky DЛогп,Apparatus ного детектора через усилитель по- 10 for direct recording of magnetoopстоянного тока подключен к компенса- tic rotation and magnetic hystereционной обмотке азимутального моду- sis,Rev. Sci. jnstrum >1970, 41, лятора-компенсатора, к шунту которой Р9, р.1284-1290.

Фиг.3

Составитель Л.Устинова

Редактор Т.Парфенова Техред Т. Фанта Корректор А. Гриценко

Заказ 3231/57 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4