Устройство для измерения распределения осевой компоненты магнитной индукции

(51) 5 С 01 К 33/О ННЫЙ НОМИТЕТКИЯМ И ОТКРЫТИМ ГОСУДАРС ПО ИЗОБР РЕТЕНИЯ У ТЕЛ ИНДУ ение относмерений ия в перноными канал ится к технике предназначенодических систеами малого диа териалов на;М.: 02-304, СССР2 1987. е точности и ений. Устройс ные последова повышени ти изме ол ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(56) Испытание магнитных маи систем. Под ред. А,Я,ШихиЭнергоатомиздат, 1984, с. 3Авторское свидетельствоЯ 1320780 ф кл. С 01 Н 33/03 24) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ;. ОСЕВОЙ КОМПОНЕНТЫ МАГНИТНОЙ(57) Изобремагнитных идля измеренимах с проле метра. Цель чувствитель В во содержит15539 10 тельно источник 1 линейно поляризован" ного излучения, четвертьволновую пластину 2, поляризатор 3, светоделитель 4, микрообъектив 5, отрезок одномодового волоконного световода 6, уста 5 новленные в отраженном от удаленного торца световода и выделенном светоделителем световом потоке лиолизатор 10 и фотопреобразователь 11, измеритель 14 отношений, дифференцирующий усилитель 17, индикатор 18, механизм 9 перемещения испытуемой магнитной системы 8 вдоль оси световода 6 с гэлектроприводом, Цель изобретения дос.;5 игается введением модуляционно-компенсационной ячейки 7 .Фарадея, синИзобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено ля измерения распределения продоль ой (осевой) компоненты магнитной индукции в магнитных периодических фокусирующих системах (МПФС) с пролетныи каналами малого диаметра (0,2- (,8 мм) и может быть использовано длясследования топологии магнитного пою я в фокусирующих и других магнитных системах с большим диаметром и произ ольной формой сечения канала.Цель изобретения - повышение точ-ости и чувствительности измерений.35На чертеже приведена структурнаяхема устройства.Устройство содержит источник 1 ли-ейно поляризованного зондирующего из-,10учения (Л), четвертьволновую пластин ку 2 ( Д /4), поляризатор (П) 3, свеч,оделитель (СД) 4, микрообъектив (МО)одномодовый волоконный световод(ОВС) б, модуляционно-компенсационную 15 ячейку 7 Фарадея (ЯФ), магнитную пефиодическую фокусирующую систему (МПФС) 8, механизм. 9 перемещения МПФС с электроприводом (МП), анализатор (А) 10, фотопреобразователь (ФП) 1( синхронные детекторы (СД) 12 и 13,50 измеритель 14 отношения (ИО), предва. р(ительный усилитель 15 компенсатора(ПУК), усилитель 16 постоянного тока (УПТ), дифференцирующий усилитель (ДУ) 17, вьпсодной индикатор (ВИ) 18,55 генератор 19 опорного сигнала (ГОС), формирователи (Ф) 20 и 21, электронь(ый ключ 22, предусилитель (ПУМ) 23,хронных детекторов 12 и 13 на частоте модуляции и на удвоенной частотемодуляции соответственно. Опорныесигналы для синхронных детекторов 12и 13 задаются генератором 19 и формируются цепями иэ формирователей 21,20 и электронных ключей 24, 23 соответственно. При этом выход формирователя 21 через усилитель образованный модулятором 22 и выходным усилителем 25 модулятора, соединен с модуляционной обмоткой ячейки Фарадея 7,на компенсационную обмотку которогонагружен усилитель, образованный предусилителем компенсатора 15 и усилите"лем 16 постоянного тока. 1 ил. электронные ключи (ЭК) 24, выходной усилитель 25 модулятора (ВУМ) .Оптические элементы 2-6 распопоже. ны последовательно по ходу зондирующего излучения источника 1. В обратно отраженном от удаленного торца ОВС 6 и выделенном СД 4 луче последовательно расположены элементы А 10 и ФП 11. ЯФпредставляет собой часть ОВС 6 на оси соленоида, содержащего модуляционную и компенсационную обмотки. МПФС 8 механически соединена с МП 9, обеспечивающего юстировку и перемещение МПФС 8 по оси ОВС 6 относи тельно его рабочего торца (зонда).Выход ФП 11 параллельно подключен к сигнальным входам СД 12 и 13. Выходы СД 12 и 13 подключены соответственно к входам числителя и знаменателя ИО 14. Выход ИО 14 соединен с входом усилителя, образованного последовательно соединенными ПУК 15 и УПТ 16, выход которого подключен параллельно к компенсационной обмотке соленоида ЯФ 7 и входу ДУ 17, выход которого соединен с входом ВИ 18. Выход ГОС 19, генерирующего на частоте 2 ы, соединен параллельно с входами формирователей Ф 20, 21, формирующих синфазные сигналы с частотами соответственно 2 ыи ы. Выход Ф 20 через электронный ключ ЭК 22 соединен с опорным входом СД 13. Выход ф 21 через ЭК 24 соединен с опорным входом СД 12. Одновременно выход Ф 21 подключен к входу усилителя, образованного последовательно соединенными ПУМ 23 и ВУМ 25,10 6где Ч - постоянная Верде материалаОВС 6,ро - магнитная постоянная;В(Е) - функция распределения продольной компоненты магнитной индукции по оси каналаИПФС 82 - координата положения рабочего торца ОВС 6 (расстояниеот центра ИПФС 8),Перед началом измерений рабочийторец должен выступать за пределыИПФС 8 на расстояние, приблизительно- равное внешнему диаметру ИПФС 8,где магнитным полем можно пренебречь,а Е: оо . Теперь на выходе А 10 возникает сигнал на частоте модуляции:(5) 1 = 1, взпО,6 =8 осовы с; ы - угловая частота модуля ции;- время. Для малых 6 выражение (1) имеет вид:(6) 5 15539 выход которого нагружен на модуляционную обмотку ЯФ 7, настроенную в резонанс на частоте ог.Устройство работает следующим об-. разом,Излучение источника 1 через четвертьволновую пластину 2, поляризатор 3 и светоделитель 4 микрообъективом 5 вводится в отрезок одномодового 10 волоконного световода 6. Отраженное от рабочего торца излучение возвращается по ОВС 6 и светоделителем 4 направляется через .анализатор 10 на фотопреобразователь 1 1. Четвертьволновая пластина 2 и поляризатор 3 установлены таким образом, чтобы излучение на входе анализатора 10 имело максимальную степень линейной поляризации. Анализатор установлен на ми" 20 нимум пропускания.Модуляционный канал, включающий в себя блоки 19, 21, 23, 25 и 7, обеспечивает азимутальную модуляцию положения плоскости поляризации излу чения, распространяющегося в ОВС 6. На выходе А 10 интенсивность излучения изменяется при отсутствии испытуемой ИПФС 8 в соответствии с соотношением ЗО где 1, 1 О - интенсивность на выходеи входе А 10 соответственно,451 я 1 8 совиный= 1 8+ 1 9 созга:1 1о о о о 2 о оЮ Таким образом, выходной сигнал ФП 11 содержит постоянную составляю-, 50 щую и сигнал второй гармоники частоты модуляции. При введенном зонде в канал испытуемой МПФС 8 в ОВС 6 возникает дополнительный постоянный угол поворота плоскости поляризации из лучения, распространяющегося в ОВС 6: 1 = -- 1 Е о + 1 ео + -- 1 Еосов 2 йГ+ 1 1 о о о ь СД 12 и СД 13 усиливают и детекти"руют сигналы первой и второй гармоникфототока. На выходе ИО 14 сигналпропорционален отношению сигналовэтих гармоник Таким образом, выходной сигнал ИО 14 пропорционален наведенному ИПФС 8 углу поворота плоскости поляризации и обратно пропорционален амплитуде азимутальной модуляции и не зависит от интенсивности излучения на входе ФП 11. СД 12 и СД 13 управляются синфаэными сигналами ЭК 24 и ЗК 22. Быстрые и медленные, изменения интенсивности излучения оказывают одинаковое действие на сигналы гармоник, работу СД 12 и СД 13 и оказываются скомпенсированными в ИО 4. Углы О и О, пропорциональны магнитооптической постоянной Верде ОВС 6, поэтому выходной сигнал ИО 14 не зависит от температурных и временных изменений Ч. Указанные факторы обеспечивают достижение положит.ельного эффекта изобретенияПри перемещении испытуемой МПФС 8 относительно зонда происходит изменение интегрального действия (3) ИПЭС В на ОВС 61553910 3 е автопр опорзнаканьшение) компенса ном соленоиживается ток ри изменениеличение (ум первой гар тически по,цдер ональный 8оисходит увтуды сигнал они ки, 40икацию оэволяе еделени осуществить ин раслейты М о нити инд Сции поь рабоеняется .4 азлично тройств ентаци этомз о з о т ения стройст мерения распределенияр;укциивключаные ина однэованн евои компоненты нои ин птический блок, 50 тически соединенпоследоватепьно к линейно поляричетвертьволновую ор, светоделитель. содерж щий В с асполож й оси и го излу ку, пол ащееебяенны точн ения и асти яриза Усилитель (ПУК 15 и УПТ 16), нагруженный на компенсационную обмотку соленоида ЯФ 7, усилиЬает сигнал ИО 14 и непрерывно отслеживает изменения 9(Е), Компенсационная обмотка соле 5 ноида ЯФ 7 создает магнитное поле, которое компенсирует наведенный ИПФС 8 угол поворота О (Е), создает поворот плоскости поляризации излучения в ОВС 6, равный 0(Е), но противопоожного знака. Ток в компенсационной обмотке соленоида ЯФ 7 пропорционален 9 (Е). Изменения во времени 6(Х) силиваются дифференцирующим усилиелем 17 и выводятся на ВИ 18. Выходой сигнал ДУ 17 пропорционален значению магнитной индукции в окрестноси рабочего торца ОВС Б в пределах ага перемещения ИПФС 8 10 де Ч - скорость перемещения МПФС 8;5Е = Ч 1,Для устойчивой работы СД 12, СД 3 и ИО 14, а также для обеспечения змерения знакопеременных магнитных олей, характерных для МПФС 8, вво ится псевдоповорот плоскости поляри;ации путем поворота А 10 на угол микрообъектив, отрезок одномодового волоконного световода, установленные в обратно отраженном от удаленного торца световода и выделенном светоделителем луче анализатор и фотопреобраэователь а также механизм перемещения испытуемой магнитной системы вдоль оси световода с электроприводом и электронный блок, включающий в себя информационный канал, состоящий из измерителя отношения, вход числителя которого соединен с фотопреобразователем, а выход через дифференцирующий усилитель - с выходным индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений,в оптический блок введена модуляционно-компенсационная ячейка Фарадея, рабочим телом которой является часть длины отрезка одномодового волоконного световода, удаленная от раоочей части световода, в электронный блок введены модуляционный канал, выполненный в виде генератора опорного сигнала, соединенного с формирователями синфазных сигналов, выходы которых соединены с соответствующими электронными ключами, а выход формирователя на частоте модуляции соединен с усилителем, нагруженным на модуляционную обмотку соленоида ячейки Фарадея, опорный канал, состоящий из синхронного детектора второй гармоники фото- тока, сигнальный вход которого соединен с фотопреобразователем управляющий вход - с выходом соответствующего электронного ключа модуляционного канала, а выход - с входом знаменателя измерителя отношения сигналов первой и второй гармоник фототока, а в информационный канал,цопопнительно введены синхронный детектор первой гармоники фототока, сигнапьный вход которого соединен с .выходом фотопреобразователя, управляющий вход - с выходом соответствующего электронного ключа модуляционного канала, а выход подключен к первому входу измерителя отношения, выход которого соединен с усилителем, нагруженным на компенсационную обмотку соленоида ячейки Фарадея и вход дифференцирующего усилителя.