Устройство для контроля цилиндрических магнитных пленок — SU 1046722 (original) (raw)
2 СОЮЗ СОВЕТСКИХввн 10 3 ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 37Машков ский инсти Запоминающ ческих маг Энергия,872,ДЛЯ КОНТРОЛЯХ ПЛЕНОК,ьно соединного токаотку, а такженные измерирегистрации,тем, что,сти контроляока выполсоединеннэталонноо т- огисф сумОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 1(21) 3401757/18-21(54)(57) 1.УСТРОЙСТВОЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫсодержащее последоватененные генератор перемеи перемагничивающую об, последовательно соединтельную обмотку и блоко т л и ч а ю ш е е сс целью повышения точнгенератор переменногов виде последовательноуправляемого генератор напряжения, управляемого, делителя напряжения и интегратора, а также двух пороговых. элементов входы которых подключены к выходу интегратора, и логического элемента, входы ко торого соединены с выходами первого и второго пороговых. элементов, а выход - с вторым входом управляемого .делителя напряжения, выход первого порогового элемента подключен к входу генератора эталонного напряжения, выход интегратора соединен с выходом генератора переменного тока, а выход логического элемента соединен с входом стробирования блока регистрации.2Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что порого элементы выполнены в виде тригге Шмитта с симметричной гистереэисной характеристикой.3. Устройство по пп. 2, л и ч а ю щ е е с я тем то л ческий элемент выполнен иде матора по.модулю 25 10 15 20 25 30 35 40 50 На осциллограммах (фиг. 2) представлено:, - выходной сигнал порогового элемента 3; П 2 - выход ной сигнал порогового элемента 4; Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть исполь, зовано для контроля цилиндрическихмагнитных пленок и других материа.лов с ярого выраженной магнитнойанизотропией, например пермаллоевыпроволок.Известны устройства для контроляцилиндрических магнитных пленок, содержащие генератор прямоугольныхимпульсов, перемагничивающую обмотку и блок регистрации, подключенныйк тонкопленочному сердечнику.Принцип действия данных устройств основан на измерении амплитуды импульсов ЭДС, возникающих наконцах пленки при импульсном перемагничивании последнейГ 1-Однако при импульсном перемагничинании дефекты и изменения структу.ры материала пленки часто не обнаруживаются.,.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для контроля цилиндрических магнитных пленок, содержащеепоследовательно соединенные генератор переменного тока и перемагничинающую обмотку, а также последонательно соединенные измерительнуюобмотку и блок регистрации,Принцип действия устройства основан на циклическом перемагничивании пленки с относительно невысокой частотой и одновременной регистрации ЭДС от скачКов Баркгаузена.По величине ЭДС и другим ее параметрам судят о качестве пленки 2).Однако известному устройствусвойственна неудонлетворительнаядостоверность контроля, несмотряна высокую чувствительность эффекта. Баркгаузена к структурным изменениям .материала, Объясняетсяэто тем, что при циклическом перемагничивании синусоидальным или пилообразным током длительность шумовой ЭДС от скачков Баркгаузена составляет менее одной десятой периода перемагничинания, Измерение жепараметров случайного сигнала с такой большой скважностью приводит кпогрешностям порядка 15-20. Уменьшение амплитуды перемагничивающего тока хотя и позволяет уменьшить .скважность ЭДС, н то же время значительно уменьшает величину ЭДС.Кроме того, при этом возрастают пОгрешности, обусловленные влияниемвнешних магнитных полей.Цель изобретения - повышение точности контроля.Постанленная цель достигается 60тем, что н устройстве для контроляцилиндрических магнитных пленок,1содержащем последовательно соединенные генератор переменного тока иперемагничивающую обмотку, а также последовательно соединенные измерительную обмотку и блок регистрации, генератор переменного токавыполнен в виде последовательно соединенных управляемого генератораэталонного напряжения, управляемого делителя напряжения и интегратора, а также двух пороговых элементов, выходы которых подключены,к выходу интегратора, и логического элемента, входы которого соедине.ны с выходами первого и второго пороговых .элементон, а выход - свторым входом управляемого делителя напряжения, выход первого порогового элемента подключен к входугенератора эталонного напряжения,выход интегратора соединен с выхо-.дом генератора переменного тока,а выход логического элемента соединен с входом стробирования блокарегистрации,Кроме того, пороговые элементывыполнены в виде триггерон Шмиттас симметричной гистерезисной характеристикой.Логический элемент выполнен нвиде сумматора по модулю 2На фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на.фиг.2 временные диаграммы, иллюстрирующиепринцип действия устройства.Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные интегратор 1,управляемый делитель 2 напряжения,пороговые элементы 3 и 4, генератор5 эталонного Напряжения, логическийэлемент б, перемагничивающую обмотку 7, контролируемый тонкопленочный сврдечник 8, измерительную обмотку 9 и блок 10 регистрации. Генератор 5 эталонного напряжения, делитель 2 напряжения и интегратор 1соединены последовательно.,Входы пороговых элементов 3 и 4 подключенык выходу интегратора 1 а выходы -к логическому элементу б, выход которого соединен с упранляющим входом делителя 2 напряжения, Кроме того,;уйравляющий вход генератора 5 эталонного напряжения подключен к выходупорогового элемента 3, а выход интегратора 1 подключен к перемагничивающей обмотке 7, Наконец, выход логического элемента б подключен к входу стробирования блока 10 регистрации.Пороговые элементы 3 и 4 выполнены в виде триггеров Бритта с симметричной гистерезисной характеристикой, а логический элемент б - в видесумматора по модулю 2, формирующеговыходной Уровень 1 при нечетномчисле единичных уровней на входах.В момент времени 13 срабатывает элемент 3, напряжение на выходе генератора 5 эталонного напряжения 04 меняет знак, и выходное напряжение, интегратора 1 снова начинает уменьшаться со сравнительно большой скоростью, поскольку коэффициент передачи делителя 2 возрастает и т,д.В результате на выходе интегратора 1 формируется характерный Сигнал 0 ь( ), который поступает на перемагничивающую обмотку 7, Сердечник Р перемагничивается и в измерительной обмотке 9 индуцируется сигнал О(1).Гармоники частоты перемагничивайия в первом приближении компенсируют-ся секционированием измерительной обмотки 9. В блоке 10 регистрации осуществляется измерение характе" ристик ЭДС от скачков Баркгаузена, например действующего значения или среднего числа выбросов. По результатам измерения судят о качестве контролируемого тонкопленочного сер.дечника 8.Повышение точности контроля достигается за счет повышенИя точности измерения характеристик ЭДС от скачков ,Баркгаузена, обусловленного уменьшениемскважности ЭДС. Время, в течение которого намагничивающий сигнал отсутствует, значительно сокращается, Это возможно лишь при вполне определенном режиме работы устройства. В частности, уровни срабатывания триггеров Шмитта пороговых элементов 3 и 4, постоянная интегратора 1 и коэффициенты передачи делителя 2 напряжения выбираются на основе следующих соображений, Во-первых амплитуда напряженности перемагничивающего поля должна быть равна средней величине напряженности, при которой заканчиваются скачки Баркгаузена. Во-вторых, напряжен, ность поля в моменты формирования переднего фронта сигнала П (Т),на" примеР 1 ,должна быть равйа средней напряженности поля, при котовой начинаются скачки Баркгаузена.В-третьих, скорость изменения вы-.ходного сигнала интегратора 1 на пологих участках выбирается из условия максимума интенсивности ЭДС от скачков Баркгаузена. Наконец, скорость изменения выходного сигнала интегратора 1 на крутых участках выбирается максимально возможной, при которой интегратор 1 еще работает в нормальном режиме, т.е. обеспечивает формирование линейных участков сигнала.При выполнении вышеуказанных тре бований ЭДС от скачков Еаркгаузена будет занимать по длительности ин.тервалпочти равный полупериоду перемагничивания (практически скважность равна 1,1-1,2), а величина(1) - выходной сигнал логического элемента 6; (1) - выходной сигнал генератора 5 эталонного напряжения;,(1) - выходной сигнал делителя 2 напряжения; 6(1) - выходной сигнал интегратора 1; П (С) - сигнал, снимаемый с измерительной обмотки 9; О(1) - тот же сигнал после строби-. рования в блоке 10 регистрации.Устройство работает следующим образом.1В момент включения устройства1=0, на выходе генератора 1 существует некоторое отрицательное напряжение, причем порог срабатывания элемента 3 по модулю больше это го напряжения, а порог срабатывания элемента 4 меньше. Тогда на выходе ,элемента 3 будет некоторый уровень1 , а на выходе элемента 4 - уро- . вень0 (сигналы Ии2(1) 20 на фиг, 2), Поскольку эти сигналы поступают на сумматор по модулю .2 логический элемент б, то на его выходе будет уровень 11 - П(1), Генератор 5 эталонного напряжения при управляющем уровне 0вырабатывает напряжение отрицательной, а при 1 положительной полярности (П.(С) на фиг, 2), Управляемый делитель 2 напряжения имеет две ступени. Уровню 0 на управляющем входе соответствует высокий коэффиент передачи, а уровню 1 - низкий коэффициент передачи. Таким образом, в момент 1=0 на входе интегратора 1 будет присутствовать некоторый небольшой уровень положительного напряжения - (1 5. Поскольку интегра- тор 1 инвертирует сигнал, то его выходное напряжение по модулю будет возрастать. 40Когда отрицательное напряжение на выходе интегратора 1 станет равным уровню срабатывания элемента 3, изменится полярность выходного сигнала генератора 5 эталонного напряжения )4, а на выходе логического элемента б уровень изменится0, вследствие чего увеличится коэффициент передачи делителя 2 напряжения, Таким образом, в момент времени1(фиг. 2) напряжение на выходе интегратора 1 по модулю возрастета знак его изменится, Поэтому выходное напряжение интегратора 1 начнет изменяться со сравнительно большой скоростью в сто рону положительных значений.В момент времени 1 срабатывает2элемент 4,в результате чего уровень ф 1 с его выхода изменяет выходной сигнал логического элемента б с ффОф 60 на 1. Поэтому коэффициент передачи делителя 2 напряжения снова уменьшается, а, следовательно,уйень. шится и скорость изменения выходного сигнала интегратора 1 (ПЬ(. 65725/46 Тираж 710, ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушс каэ пиано ета СССытийя наб нтф, г. Ужгород, ул, Проектная,филиал ЭДС будет максимальной, Это достигается эа счет уменьшения нерабочего интервала времени, когда скачки Баркгаузена отсутствуют (например участок 1-1 на фиг. 2), При перемагничиванйи обычным генератором синусоидального или пилообразного тока ЭДС приемлемой величины может быть получена лишь со скважностью 8-10. Точность измерения ее характеристик в первом случае будет выше при слу" чайном характере сигнала.Ввиду большой скорости перемагничивания при формировании крутых участков выходного сигнала интегратора 1 на зажимах измерительной обмотки 9 (фиг, 1) возникает значитель 1ная импульсная помеха. Вследствиеширокого спектра помехи последняяне компенсируется даже при секцио нировании измерительной обмотки 9.Для устранения влияния этой помехина работу блока 10 регистрации целесообразно соединить выход логического элемента б с входом стробирова ния блока 10 регистрации. При этомво время формирования крутого участка уровень .0 с выхода логического элемента б запрешает регистрацию сигнала в блоке 10 регистрации.15