ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "ФЕРРОДИН"

В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания ферромагнитного преобразователя, конструкция которого позволяет повысить его чувствительность.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ферромагнитном преобразователе, содержащем ферромагнитный элемент с первичной и вторичной обмотками, согласно полезной модели ферромагнитный элемент выполнен из ферросплава с расширенным спектром энергетических переходов внутреннего магнитного поля, а обмотки выполнены с взаимно перпендикулярными магнитными осями.
При этом ферромагнитный элемент конструктивно выполнен в виде
твердотельного микромодуля или гибкой пленки с подложкой. Ферросплав ферромагнитного элемента дополнительно содержит парамагнитные и диамагнитные примеси меди, марганца, цинка, углерода, германия и/или
Обмотки ферромагнитной пленки выполнены в виде золотого и серебряного напыления индуктивных витков и отделены от последней
изоляционной пленкой, например из окиси алюминия толщиной  мкм.
Введение в структуру ферромагнитного вещества ферромагнетика парамагнитных и диамагнитных атомов меди, марганца, цинка, углерода, германия и/или других редкоземельных элементов позволяет расширить энергетический спектр излучения ферромагнетика и обеспечить непосредственное преобразование линейного входного сигнала в импульсно-последовательный код (в цифровую форму) на выходе преобразователя. Кроме того эти добавки снижают коэрцитивную силу перестройки внутреннего магнитного поля ферромагнетика и, как следствие, обеспечивают повышение коэффициента полезного действия и чувствительность преобразователя в целом,
Выполнение ферромагнитного элемента (ферромагнетика) в виде тонкой ферромагнитной пленки позволяет уменьшить объемные потери тепловой энергии в ферромагнетике пропорционально отношению 8Л/, где S - площадь, V - объем ферромагнитной пленки, увеличить уровень выходных сигналов ферромагнетика.
Выполнение подложки ферромагнитного элемента гибкой позволяет использовать ее в качестве мембраны микрофона, движущейся в
поле постоянного магнита или в магнитном поле Земли (в микрофоне без магнита). При этом обеспечивается преобразование акустического сигнала непосредственно в цифровую форму (импульсно-кодовый сигнал). Выполнение подложки из биметаллического материала позволяет менять пространственное положение (в магнитном поле Земли) нанесенной на нее ферромагнитной пленки и, как следствие, за счет взаимодействия последней с окружающим магнитным полем преобразовывать параметры тепловой энергии также в цифровую форму.
в свою очередь возможность непосредственного преобразования входных воздействий в импульсно-кодовый электрический сигнал решает проблему дрейфа «нулей при регистрации медленно меняющихся входных воздействий) в известных обнаружителях возмущений геомагнитных и гравитационных полей. Это объясняется тем, что после предлагаемого ферромагнитного преобразователя исключается необходимость использования усилителей постоянного тока, характеризующихся тепловым дрейфом усиления сигналов. Достаточно использования малошумящих импульсных усилителей сигналов,
В целом указанные преимущества преобразователя позволяют повысить чувствительность, уменьшить габариты, расширить
функциональные возможности и обеспечить непосредственное сопряжение с цифровыми системами обработки импульсно-кодовых сигналов.
На фиг, 1 представлен вариант конструкции ферромагнитного преобразователя,
Ферромагнитный преобразователь содержит подложку 1, на которой напылена ферромагнитная пленка 2, Ферромагнитная пленка 2 выполнена из ферромагнитного материала толщиной  мкм. При этом ферромагнитный материал дополнительно содержит парамагнитные и диамагнитные примеси меди, марганца, цинка, углерода, германия и/или других редкоземельных элементов и выполнен с коэрцитивной силой L5 8 А/и. На ферромагнитной пленке 2 нанесена изоляционная пленка 3, например из окиси алюминия. На пленке 3 напылены управляющая
лл.t/ i
обмотка 4 и сигнальная обмотка 5, Магнитные оси обмоток 4 и 5 ориентированы перпендикулярно друг другу. Подложка 1 выполнена жесткой или гибкой. Гибкой подложка 1 выполнена в преобразователе акустической энергии в электрическую (импульсно-кодовую последовательность импульсов) и используется в качестве мембраны микрофона, движущейся в поле постоянного магнита или в магнитном
поле Земли (в микрофоне без магнита). В преобразователе тепловой энергии в электрическую подложка 1 выполнена из биметалла.
Работа преобразователя состоит в следующем.
На управляющую обмотку 4 подается импульсы накачки, например с периодом 4 сек и длительностью 2 мс. При этом домены ферромагнитного вещества пластины 3 распределяются по соответствующим энергетическим уровням. При появлении магнитных колебаний, например при землетрясении, колебания геомагнитного поля сопутствующие землетрясению вызывают в пластине 3 сброс доменов с энергетических уровней, находящихся ниже вызвавщего их уровня магнитного возмущения. Сброс доменов с каждого энергетического уровня пластины 3 вызывает появление в сигнальной обмотке 5 3 соответствующих импульсных ЭДС (серии импульсов). Появившееся количество импульсов в сигнальных обмотках за время между соседними импульсами накачки характеризует уровень вызвавшего их энергетического возмущения за указанный период (4 сек) времени. При появлении в обмотке 4 очередных импульсов накачки генерация сигналов в обмотке 5 повторяется.
Таким образом, указанный преобразователь позволяет преобразовывать энергию магнитного поля в импульсно-кодовую последовательность электрических импульсов (в цифровую форму). Если на управляющую обмотку 4 дополнительно подавать постоянное напряжение смещения, то можно управлять чувствительностью преобразователя за счет «замораживания части доменных структур ферромагнитной пластины 3 магнитным полем постоянного тока обмотки 4. Повышение чувствительности преобразователя также может обеспечиваться за счет накачки его ферромагнитного элемента коротким
импульсом тока (на обмотку 4), переводящим энергетический магнитный спектр на более высокий, но менее стабильный уровень.
JL л АJL
Данная полезная модель не ограничивается вышеприведенными примерами ее применения. Ферромагнитный преобразователь может быть
также использозан з качестве акселерометюов или аналогов гироскопов на
летательных аппаратах, в измерителях их пространственного положения, Кроме того, он может быть использован в обнаружителях и измерителях вибраций, инфранизкочастотных сейсмических и геомагнитных колебаний, в системах маркировки товаров, ценностей, автотранспорта и их идентификации.
Авторами изготовлен опытный образец преобразователя с размерами ферромагнитной пластины 1.5 х 0.1 х 0.001 см и с двумя взаимно перпендикулярными обмотками на 100 витков провода диаметром 0.06 мм. Ферромагнитная пленка 3 выполнена с содержанием примеси углерода (0.1 %) и цинка (0.5%). Испытания опытного образца показали техничебскую осуществимость и работоспособность полезной модели. При этом авторами подтверждены следующие неизвестные ранее физические свойства тонких и сверхтонких ферромагнетиков сложной структуры:
-мощность дискретного магнитного излучения ферромагнетика пропорциональна отношению 8Л/, где S - площадь, V - объем ферромагнитной пленки;
-число импульсов, генерируемых возбужденным ферромагнетиком, пропорционально величине напряженности внешнего магнитного поля, воздействующего на ферромагнетик;
-число импульсов, генерируемых ферромагнетиком в состоянии возбуждения или без него, пропорционально углу поворота ферромагнетика относительно магнитных силовых линий магнитного поля (в том числе и геомагнитного);
-чувствительностью ферромагнетика к внешнему магнитному полю зависит от величины постоянного тока смещения управляющей обмотки ферромагнетика регулируется в динамическом диапазоне 60 дб;
.
-возможно управление числом магнитных импульсов,
генерируемых ферромагнетиком, путем «замораживания полностью или частично доменных структур ферромагнетика магнитным полем управляющей обмотки (вплоть до полного прекращения работы
-введение добавок других элементов в сплав ферромагнетика меняет структуру и распределение энергетического спектра его внутреннего магнитного поля и соответственно кодовую последовательность генерируемых сигналов, что позволяет использовать такой преобразователь в качестве твердотельной микро-ЭВМ в автоматике, а также для целей навигации, управления, контроля работы механизмов, кодирования и т.д.