Спосіб візуалізації магнітної сигналограми і пристрій для його здійснення

1, Способ визуализации магнитной сигналограммы, при котором формируют изображение визуализируемого сигнала одновременным воздействием на магнитооптический элемент поляризованного света и магнитных полей рассеяния визуализируемого сигнала носителя магнитной сигналограммы, от л ичающийсятем.чтоперед началом визуализации измеряют период собственной доменной структуры магнитооптического элемента и размеры его дефектов, вычисляют средний размер d дефектов магнитооптического элемента, который в процессе визуализации равномерно перемещают параллельно плоскости носителя магнитной сигналограммы со скоростью V, определяемой из соотношения: Изобретение относится к технике магнитной записи сигналов, в частности к визуализации магнитных сиїналограмм, и может быть использовано в системах записи и хранения информации, в устройствах оптической обработки данных, системах контроля где г- время релаксации процесса визуализации. 2. Устройство для визуализации магнитной сигналограммы, содержащее поляризационный микроскоп, в предметной плоскости которого размещен магнитооптический элемент, установленный на носителе магнитной сигналограммы, а также соленоид, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что введен блок перемещения магнитооптического элемента, состоящий из размещенных в корпусе упругого элемента, ферромагнитной каретки и держателя магнитооптического элемента, соленоид установлен в корпусе с возможностью взаимодействия его якоря с ферромагнитной кареткой в направлении, параллельном предметной плоскости поляризационного микроскопа, при этом каретка соединена с корпусом через упругий элемент, а с магнитооптическим элементом через держатель. 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что введен установленный в корпусе блока перемещения магнитооптического элемента электромагнит, якорь которого установлен с возможностью взаимодействия с ферромагнитной кареткой в направлении, перпендикулярном предметной плоскости поляризационного микроскопа. С > ON 6624 качества или формы записанного сигнала на магнитном носителе. Известен способ визуализации магнитных сигналограмм, записанных на движущемся носителе магнитной записи, в 5 котором используется прием освещения носителя для регистрации формы отпечатка, получаемого посредством применения коллоидных ванн или порошка [1]. Однако данному способу свойственна низкая 10 контрастность изображения и малый динамический диапазон. Известен также способ визуализации сигналограмм, в котором для увеличения контрастности изображения и расширения 15 диапазона визуализации между носитепем магнитной записи и коллоидом помещается ферромагнитная пленка с полосовой доменной структурой, ориентацией доменов пленки убывающим до нуля переменным магнитным полем с 20 последующим приложением переориентирующего постоянного магнитного поля [2], Однако данный способ требует применения коллоидных растворов, ограничивающих возможность его промышленного использования, значи- 25 тельного объема ручных операций, вносит загрязнения на носитель. Наиболее близким техническим решением является способ визуализации сигналограмм, в котором формируют изображение 30 визуализируемого сигнала воздействием поляризованного света на магнитооптический элемент, на который воздействуют также магнитными полями рассеяния дорожки записи визуализируемого сигнала и знакоперемен- 35 ным во времени дополнительным магнитным полем, при котором пространственная составляющая этого поля параллельна оси намагниченности магнитооптического элемента [3] 40 Устройство для визуализации магнитной сигналограммы [3]. реализующее способ-прототип, содержит поляризационный микроскоп, в предметной плоскости которого размещен магнитооптический элемент, 45 установленный на носителе магнитной сигналограммы, а также соленоид. К недостаткам способа-прототипа следует отнести: снижение контрастности изображения из-за электромагнитного 50 "встряхивания" доменов, наблюдения помимо сигналограммы собственной доменной структуры, механических дефектов магнитооптического элемента и поверхностных его загрязнений. Это затрудняет процесс визу- 55 ализации, вносит погрешности, предъявляет повышенные требования к качеству магнитооптического элемента (МОЭ). В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа визуализа ции магнитной сигналограммы и устройства для его осуществления, в котором за счет использования подвижного магнитооптического элемента обеспечивается повышение качества и достоверности визуализации, а также исключается возможность повреждения магнитооптического элемента и носителя магнитной сигналограммы, упрощается процесс визуализации. Поставленная задача решается тем, что в способе визуализации магнитной сигналограммы, при котором формируют изображение визуализируемого сигнала одновременным воздействием на магнитооптический элемент поляризованного света и магнитных полей рассеяния визуализируемого сигнала носителя магнитной сигналограммы. согласно изобретению перед началом визуализации измеряют период собственной доменной структуры магнитооптического элемента и размеры его дефектов, вычисляют средний размер d дефектов магнитооптического элемента, который в процессе визуализации равномерно перемещают параллельно плоскости носителя магнитной сигналограммы со скоростью V, определяемой из соотношения V > г где г - время релаксации процесса визуализации. Задача решается также тем, что в устройство для визуализации магнитнои сигналограммы, содержащее поляризационный микроскоп, в предметной плоскости которого размещен магнитооптический элемент, установленный на носителе магнитной сигналограммы, а также соленоид, согласно изобретению введен блок перемещения магнитооптического элемента состоящий из размещенных в корпусе упругого элемента, ферромагнитной каретки и держателя магнитооптического элемента, соленоид установлен в корпусе с возможностью взаимодействия его якоря с ферромагнитной кареткой в направлении, параллельном предметной плоскости поляризационного микроскопа, при этом каретка соединена с корпусом через упругий элемент, а с магнитооптическим элементом - через держатель Кроме того, устройство по п 3 формулы характеризуется тем. что введен установленный в корпусе блока перемещения магнитооптического элемента электромагнит, якорь которого установлен с возможностью взаимодействия с ферромагнитной кареткой в направлении, перпендикулярном предметной плоскости поляризационного микроскопа. 6624 Благодаря перемещению МОЭ с расчетной скоростью по поверхности НМС фотометрическая система не регистрирует дефекты МОЭ, такие как дислокации, трещины, царапины, загрязнения, собственную 5 доменную структуру. Это повышает качество визуализации, облегчает его. уменьшает вероятность ошибки, снижает требования к качеству МОЭ. Перемещение МОЭ вверх (над поверх- 10 ностью НМС) позволяет автоматизировать процесс управления устройством перемещения МОЭ, что упрощает обслуживание устройства и исключает возможность повреждения МОЭ и НМС. 15 Способ и устройство могут быть использованы как для целей непосредственной визуализации сигналов при контроле качества записей, так и для их ввода в оптические системы обработки информации, где про- 20 блема уменьшения вероятности прохождения помех стоит особенно остро. Суть способа заключается в следующем. При воздействии на МОЭ магнитных полей рассеяния дорожки НМС наМОЭрепли- 25 цируются домены, визуализация картины магнитных полей сигналограммы НМС осуществляется в поляризованном свете. Вместе с тем МОЭ имеет собственную доменную структуру, не связанную с магнитными поля- 30 ми НМС, но также наблюдаемую в микроскоп. Кроме того, у МОЭ имеются собственные дефекты (дислокации, царапины, загрязнения), которые также наблюдаются. Эти помехи затрудняют процесс 35 визуализации, вносят погрешности, снижают достоверность визуализации, Перемещение МОЭ в плоскости визуализации приводит к тому, что помехи перемещаются вместе с МОЭ, а неподвижными остаются 40 только домены, реплицирующие форму магнитных полей НМС. Поэтому при скорости перемещения не менее расчетной (см. формулу 1) фотометрическая система (не показана) не регистрирует помехи, обеспечивая 45 решение поставленной задачи, На чертежах изображены: на фиг.1 конструкция устройства для осуществления способа, на фиг 2 - конструкция устройства перемещения МОЭ. 50 Устройство (фиг.1) содержит поляризационный микроскоп 1. в предметной плоскости которого находится носитель 2 магнитной сигналограммы. располагающийся на координатном столе 3. В данном слу- 55 чае в качестве НМС 2 рассматривается жесткий магнитный диск. На оптической оси микроскопа 1 последовательно расположены: объектив 4, полупрозрачное зеркало 5, установленное под углом 45° к оптической оси микроскопа 1. поляроид б призма 7 окуляр 8, фотометрическая система 9 (ею может быть телекамера, фотоаппарат, а в данном случае ею является глаз оператора). Часть микроскопа 1, выполняющая функции осветителя, содержит последовательно расположенные элементы: лампу 10, коллиматор 11, диафрагму 12, поляроид 13, оптическая ось которых перпендикулярна оптической оси микроскопа 1 и пересекается с последней в точке, лежащей на полупрозрачном зеркале 5 под углом 45° со стороны, обращенной к объективу 4. Носитель 2 магнитной сигналограммы посредством зубчатой пары 14 соединен с двигателем 15 поворота, а стол 3 координатный посредством передачи винт-гайка 16 соединен с двигателем 17 поступательного перемещения. Между объективом 4 микроскопа 1 и НМС 2 расположен МОЭ 18, соединенный держателем 19 с блоком 20 перемещения МОЭ 18. Магнитооптический элемент 18 может быть выполнен на основе пленки Bi-coдержащего феррит-граната, выращенной методом жидкофазной эпитаксии, Блок 20 перемещения МОЭ 18 выполнен в виде конструкции, показанной на фиг.2. Магнитооптический элемент 18 закреплен на конце держателя 19, выполненного в виде упругого элемента. Второй конец держателя 19 жестко закреплен на подвижной ферромагнитной каретке 21 (выполненной из электротехнической стали 10895 ГОСТ 11036-75 или стали Ст.10 ГОСТ 1050-74, как в изготовленном макете) Ферромагнитная каретка 21 посредством упругого элемента 22 соединена с корпусом 23 данного блока. Два соленоида 24 и 25 расположены в корпусе 23 с боковых сторон от ферромагнитной каретки 21 с зазором между их сердечниками и ферромагнитной кареткой 21. Под ферромагнитной кареткой 21 расположен электромагнит, состоящий из катушки 26 и подвижного якоря 27, который через демпфер 28 взаимодействует с ферромагнитной кареткой 21. Способ осуществляется следующим образом. Предварительно, перед установкой МОЭ 18 на устройство, осуществляющее способ (фиг.1), на измерительном микроскопе измеряют размеры дефектов МОЭ 18 и период собственной доменной структуры. Исследуемый НМС 2 устанавливают на стол 3 координатный. Управляемые электродвигатели 15 и 17 через зубчатую пару 14 и передачу винт-гайка 16 перемещают НМС и совмещают его участок, подлежащий исследованию, с оптической осью микроскопа 1. В течение этого времени МОЭ 18 находится над НМС 2. а зазор Ді= 0,2-2 мм Затем МОЭ 18 прижимается блоком 20 перемеще 6624 ния к НМС 2. Свет лампы 10, проходя через коллиматор 11, диафрагму 12, поляроид 13, отражаясь в полупрозрачном зеркале 5, проходит через объектив 4 и освещает МОЭ 18. Магнитные поля рассеивания НМС 2 воздействуют на МОЭ 18 и реплицируют в нем домены, визуализирующие сигналограмму при воздействии на МОЭ 13 поляризованного света. Домены наблюдаются за счет двойного эффекта Фарадея фотометрической системой 9 через окуляр 8, призму 7. поляроид 6, полупрозрачное зеркало 5, объектив 4. Регулировкой диафрагмы 12, поляроидов 13 и 6 обеспечивается контрастность изображения. Вместе с тем МОЭ 18 имеет собственную доменную структуру, не связанную с магнитными полями рассеивания НМС 2, дефекты (дислокации, царапины, загрязнения). Собственная доменная структура и дефекты постоянно наблюдаются в микроскопе, они являются помехами, затрудняя процесс визуализации, вносят погрешности, снижают достоверность и могут быть идентифицированы как сигналограмма. Затем включается блок 20 перемещения МОЭ 18, который перемещает МОЭ 18 на поверхности НМС 2 с расчетной (1) скоростью. Перемещение МОЭ 18 приводит к тому, что собственная доменная структура МОЭ 18 и дефекты перемещаются вместе с МОЭ 18 - неподвижными остаются только домены, реплицирующие сигналограмму НМС 2. Ограничение по скорости перемещения, налагаемое условием (1), обусловлено особенностями фотометрической системы. При его соблюдении фотометрическая система не регистрирует перемещающееся изобретение, т,е. помехи, которые наблюдаются как малоконтрастные изменения фона, что повышает качество визуализации. Блок 20 перемещения МОЭ 18 (фиг.2) работает следующим образом. При подводе или отводе НМС 2 относительно рабочей зоны микроскопа 1 для предотвращения повреждения НМС 2 и МОЭ 18 друг другом МОЭ 18 приподнимается над поверхностью НМС 2 на расстоянии Д і ~ 0,2-2 мм. Для подъема МОЭ 18 вверх на катушку 26 электромагнита подается питание, подвижный якорь 27 через демпфер 28 воздействует на ферромагнитный элемент 21 приподнимая его вместе с держателем 19 МОЭ 18. В процессе работы катушка 26 электромагнита обесточена и под воздействием упругих сил держателя 19 и упругого элемента 22 МОЭ 18 прижат к НМС 2. На соленоиды 25 и 24 подается переменное напряжение регулируемой частоты, величины и сдвигом фазы на 90°. Под воздействием переменного магнитного поля ферромагнитная каретка 21 со 8 вершает колебания в плоскости, параллельной НМС 2 Соответственно,совершает колебания и МОЭ 18 в плоскости НМС 2, обеспечивая 5 выполнение условия (І). Параметры устройства (фиг 2), обеспечивающие выполнение условия (1), могут быть определены по зависимости (2) где Ai - амплитуда колебания ферромагнитной каретки 22; 15 f - частота колебания ферромагнитной каретки 22; V -- средняя скорость перемещения МОЭ 18; 1,И - геометрические параметры блока 20 фиг.2. Зависимость (2) отражает геометрические пропорции блока (фиг.2) и физическую зависимость; 25 А (3) 30 где А - амплитуда колебаний МОЭ 18. П р и м е р . Определим расчетные скорости перемещения МОЭ 18 для трех фотометрических систем, фотокамера (для времени выдержки Зс л = 3 с), телекамера 35 (г 2 = 1 /24 ~ 0,04 с время покадровой развертки), визуальное наблюдение ( гз= 0,8 с время релаксации глаза). При размерах равновесных доменов d = 3мкм собственная доменная структура МОЭ 18 не будет реги40 стрироваться при следующих скоростях перемещения МОЭ 18 (соответственно) Vi > 1 мкм/с. V2 > 72 мкм/с, \/з > 4 мкм/с. При наличии дефектов МОЭ 18 со средним размером 50 мкм соответствующие скоро45 сти будут V M > 17 мкм/с, V2-1 ^ 1200 мкм/с, Уз і 5:67 мкм/с. Блок со следующими параметрами; ! = 50 мм, h = 80 мм, f = 50 Гц, обеспечит выполнение условия (1), которое пусть 5 0 будет V 2 i > 1 2 00 м к м / с , при А > 2 , 3 мкм. На такую амплитуду надо настраивать блок перемещения МОЭ 18, регулируя параметры питающего напряжения, подаваемого на соленоиды 24 и 25. В изготовленном 55 устройстве в качестве соленоидов 24 v\ 25 использовалась магнитная система электромеханического генератора. Переменное напряжение подавалось через ЛАТР в диапазоне 40-80 В. 6624 /3 фиг. iZ 11 6624 Фиг. Упорядник М. Карпенко Замовлення 636 Техред М.Моргентал Коректор М. Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл.. 8 Виробиичо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна, 101