Диссертация (1098006), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Аналогично, ток в катушке ,намотанной на магнитный проводник, индуцирует напряжение как во вторичнойкатушке, так и на концах проводника. То есть для магнитного проводника можнообобщить закон Ома и ввести понятие тензора импеданса. = ̂̅=( ̂), = ((3.51)) , ̅ = ( )Компоненты тензора ̂ пропорциональны соответствующим компонентам тензораповерхностного импеданса. Например, =2 (3.52)На Рисунке 3.8 представлена схема измерения компонент тензора импеданса, вкоторой используется соответствующая пара: сигнал возбуждения и выходной сигнал.Аналогичный подход для измерения тензора поверхностного импеданса при различныхусловиях развивался позднее в ряде работ (см., например, [99, 240-241]).113Рисунок 3.8. Схема измерения компонент тензора импеданса.Соответственно, тензор поверхностного импеданса определяется через измеряемыевеличины: = =ℎ 2 (3.53) = =ℎ̅ (21 ) 42 (3.53) = =ℎ̅ 41 (3.53) ==2̅ℎ 21 (4) 1 2 (3.53)Здесь 1 , 2 - число витков на единицу длины в возбуждающей (первичной) идетектирующей(вторичной) катушках, соответственно.Измерения могут быть произведены с помощьювекторного анализатора(например, Vector Network Analyser HP 8753e) и специальной высокочастотнойизмерительной ячейки, электрическая схема которой представлена на Рисунке 3.9.114Ячейки подсоединяются к передающим/принимающим портам с помощью 3.5 ммконнекторов.
Элемент провода длиной порядка 1 см устанавливается в ячейку спомощьюэлектрическихконтактов.Дляизмеренияпродольнойдиагональнойкомпоненты импеданса на провод подается напряжение, и сигнал снимется также спровода (Рисунок 3.8a). Для измерения недиагональной компоненты сигнал снимается скатушки, намотанной на провод, а напряжение подается на провод (Рисунок 3.8 с), илисигнал снимается с провода, а напряжение подается на катушку ( Рисунок 3.8 б).Диагональная циркулярная компонента измеряется с использованием двух катушеккатушки возбуждения и детектирующей ( Рисунок 3.8 д). В общем случае по проводуможет протекать постоянный ток смещения. Тогда, блокирующий конденсатор Спредотвращает попадание постоянного тока в анализатор. Терминальные сопротивленияR обеспечивают нормировку входящих/выходящих импедансов измеряемых образцов.Измеряемым параметром является 21 – прямая трансмиссия. Этот параметропределяется отношением21 = / , где соответствует сигналу возбуждения, а -выходному сигналу.Рисунок 3.9.
Электрическая схема измерительных ячеек. (а) для продольногодиагонального импеданса; (b) для недиагонального импеданса.Частота переменного сигнала фиксируется, а напряжение постоянного источникаиспользуется как сканирующий параметр. Сигнал с постоянного источника послеусиления подается на соленоид, который создает магнитное поле H ex . Влияние115постоянного тока, создающего циркулярное подмагничивающее поле , такжеисследуется. Амплитуда тока высокочастотного возбуждающего сигнала беретсяменьше 1 mA, при этом нелинейные динамические процессы, связанные с вращениемнамагниченности или с необратимым смещением доменных границ исключаются.Рисунок 3.10 представляет экспериментальные полевые зависимости ( ), гдетакже дано сравнение с теретическими расчетами.
Нормализованный импеданссоответствует отношению / . Мнимые и действительные части этого отношения,представленные на Рисунке 3.10a, имеют два симметричных пика, положение которыхсоответствует полю анизотропии H K 5 Oe (величина которого была найдена поизмерениюстатическойкривойнамагниченности).Придополнительномподмагничивании током значение импеданса при = 0 значительно уменьшается.Это объясняется тем, что наличие устраняет доменную структуру и уменьшаетмагнитную проницаемость.
Для не очень высоких значениях , величина импеданса вмаксимуме практически не меняется, так как эти пики связаны с вращениемнамагниченности. Однако дальнейший рост жесткости, уменьшению импедансаприводит к увеличению магнитнойи уменьшению его чувствительности к полю.Сравнение с теорией представлено на (b),(c). Для возможности проведения численногосравнения, теоретические кривыенормируются на экспериментальные значенияимпеданса при больших полях, соответствующих магнитному насыщению.
То есть,теоретические данные приводятся вS 21 - представление. В случае = 0, основноеразличие наблюдается в области низких полей, где велико влияние доменных границ,так как используемый расчет полностью игнорирует доменную проницаемость. Видно,что доменные процессы могут быть существенны для достаточно высоких частот,порядка 20 МГц. Если приложить достаточно большой токI b 100 mA (диаметрпровода- 120 микрон), который намагничивает провод в циркулярном направлении,устраняя доменные границы, то согласие эксперимента и теории становится достаточнохорошим.116 zz - компонента[ V w / V S ] x 10-164ReIb = 020-2-4-6I b = 500 мАImI b = 250 мАIb = 0V S = 10 мВ2a = 120 мf = 20 МГц(a)-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20H ex (Э)1.02a = 120 мf = 20 МГцIb = 00.840502a = 120 мf = 20 МГцI b = 100 мА0.60.60.4| zz || zz |300.40.20.2эксперименттеория (0.0-40-200(б) = 90 , H K = 5 Э )020H ex (Э)400.0-60experiment0theory ( = 90 , H K = 5 Э )-40-20020H ex (Э)(c)4060Рисунок 3.10.
Экспериментальные зависимости продольного импеданса zz ( H ex )для различных значений тока I b и сравнение с теорией. На Рисунке (a), реальные имнимые части отношения / (которое пропорционально zz ) представлены. НаРисунке(б) и (c) амплитуда | zz | vs. H ex (нормированная отношением / )сравнивается с теоретическими зависимостями для частоты 20 MHz. Использовалсяпровод, полученный по технологии in-rotating water, состава Co68.2Fe4.3Si12.5B15 и сдиаметром 120 микрон.При увеличении частоты возбуждения до 100 МГц, когда релаксация, связаннаясо смещением границ, становится уже большой и доменные процессы дают небольшойвклад в общую проницаемость, согласие эксперимента и теории становится значительнолучше, как видно из Рисунка 3.11.117.Рисунок 3.11.
Экспериментальные и теоретические зависимости продольногоимпеданса zz ( H ex ) для частоты 100 MHz ; для значений тока I b 0 на (a) и I b 100mA на (б). Остальные параметры такие же, как и для Рисунка 3.10.На Рисунке 3.12 представлены полевые зависимости для другой диагональнойкомпоненты - в единицах отношения с / . Сигнал с снимается со вторичнойкатушки с числом витков 2 , тогда как провод возбуждается первичной катушкой счислом витков 1 (уравнение (3.53d)).
Катушки намотаны непосредственно на провод, имагнитный поток через воздушный зазор практически отсутствует. Эта зависимостьимеет максимум при нулевом поле и быстро уменьшается при полях, близких к H K 5Э. При этом наблюдается плато в интервале H K , которое в большей степенипроявляется при I b 0 . Это плато обусловлено обоюдным вкладом доменных границ ивращения намагниченности в продольную магнитную проницаемость, которые имеют118противоположные тенденции по отношению к внешнему полю. В присутствиидостаточно большого постоянного тока I b 50 мА, который практически устраняетдоменную структуру, нечувствительная область значительно сокращается. На Рисунках3.12a,б даны результаты сравнения экспериментальных и теоретических данных по .Теоретические кривые, рассчитанные только с учетом вращательной магнитнойпроницаемости, не имеют нечувствителной области вблизи нулевого поля, и при I b 0наблюдается существенное различие экспериментальных и теоретических данных(Рисунок 3.12б).Рисунок 3.12 Полевые зависимости циркулярной диагональной компонентыповерхностного импеданса ( H ex ) , представленные через отношение Vc / VS дляпровода диаметром 120 микрон.
Экспериментальные данные для реальных и мнимыхчастей и различных значениях I b даны на Рисунке (a). Амплитуды | ( H ex ) | исравнения с теорией (пунктирные кривые) представлены на Рисунках (б), (c).119Рисунок 3.13. Экспериментальные зависимости недиагональной компонентыимпеданса z ( H ex ) для различных значений I b . Результаты представлены в терминахотношения Vw / VS (которое пропорцианально z )- (a): реальные и мнимые части; (б)амплитуда. Экспериментальные данные | z | vs.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
