Исследование магнитоупругого взаимодействия в аморфных ферромагнетиках с целью их применения в магнитных и механических датчиках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

г о

9

ол

• л 7

На правах рукописи

Сокол-Кутыловский Олег Леонидович

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В АМОРФНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКАХ С ЦЕЛЬЮ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В МАГНИТНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ДАТЧИКАХ

01.04.11 - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург 1997

Работа выполнена в Институте геофизики Уральского отделения Российской Академии наук.

Официальные оппоненты: д.т.н., с.н.с. Ю.Я.Реутов

д.ф.-м.н., профессор Е. В. Синицын д.ф.-м.н., профессор И.Г. Коршунов

Ведущее предприятие - Государственное предприятие "ВНИИМ им. Д.И .Менделеева", г. Санкт-Петербург

Защита состоится 26 декабря 1997 года в часов на заседании диссертационного совета Д 002.03.01 в Институте физики металлов УрО РАН (620219, Екатеринбург, ГСП-170, ул. Софьи Ковалевской 18).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН.

Автореферат разослан ноября 1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.ф.-м.н. 0 Д• Шашков

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы.

Исследование магнитных, механических, магнитоупругих и резонансных свойств аморфных ферромагнетиков способствует развитию физики ферромагнетизма, позволяет выявить особенности известных явлений и эффектов в этом классе магнитных материалов и применить их в различных областях науки и техники, существенно расширить область применения аморфных ферромагнитных материалов.

Разработка и создание более совершенных датчиков и преобразователей магнитного поля и механических величин остается важной задачей современной науки и техники. Автоматизация процессов производства, развитие технической базы научных исследований, создание современных технологий требуют более совершенных методов контроля и измерения различных параметров, в том числе магнитных и механических. В геофизике, для. обнаружения и измерения слабых магнитных полей естественного и искусственного происхождения, требуются высокочувствительные малогабаритные датчики магнитного поля, способные измерять одновременно три компоненты магнитного поля и работать в широком интервале температур. В низкочастотной радиосвязи существует проблема создания малогабаритных параметрических антенн с узкой диаграммой направленности. В биологии и медицине требуются миниатюрные датчики сверхслабых магнитных полей, длительное время работающие при нормальных условиях и способные в ряде случаев заменить дорогостоящие СКВИДы.

Уникальные магнитные и магнитоупругие характеристики аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов позволяют создавать на их основе высокочувствительные миниатюрные датчики и преобразователи слабого магнитного поля, а также разнообразные датчики механических величин.

Высокая магнитная проницаемость, близкий к теоретическому пределу коэффициент магнитомеханической связи и малые потери на перемагничивание позволяют с помощью различных методов преобразования получить экстремально низкий порог чувствительности датчиков магнитного поля, выполненных на основе аморфных ферромагнитных сплавов, расширить диапазон частот измеряемого магнитного поля. На основе применения аморфных ферромагнетиков возможно

существенное улучшение параметров аппаратуры считывания информации с магнитных носителей, позволяющее в несколько раз увеличить разрешающую способность и количество записываемой информации.

Механические датчики на основе механоимпедансного эффекта в аморфных и нанокристаллический сплавах по простоте могут быть сравнимы с тензорезисторами, но отличаются от последних более высокой чувствительностью и долговечностью. В области низких и сверхнизких частот они могут успешно конкурировать с пьезоэлектрическими керамическими преобразователями.

Цель диссертационной работы - экспериментальное исследование магнитных, магнитоупругих и резонансных свойств аморфных ферромагнитных сплавов, создание и совершенствование методов и средств измерения слабого магнитного поля и механических величин на основе различных физических эффектов и явлений в аморфных и нанокристал-лических ферромагнитных сплавах.

Основные задачи исследования:

1. Экспериментальное исследование магнитных и магнитоупругих характеристик и резонансных параметров аморфных ферромагнитных сплавов при их высокочастотном возбуждении упругими и электромагнитными колебаниями.

2. Создание новых методов измерения слабого магнитного поля на основе магнитоупругого взаимодействия в аморфных ферромагнитных сплавах.

3. Применение результатов исследования магнитных и магнитоупругих свойств аморфных ферромагнитных сплавов для снижения влияния нестабильности, связанной с коэрцитивной силой ферромагнетиков и сдвигом кривой намагничивания.

4. Повышение чувствительности магнитоупругих датчиков магнитного поля, снижение порога чувствительности и уменьшение их геометрических размеров на основе применения магнитоупругих эффектов и явлений в аморфных ферромагнитных сплавах с компенсированной магнитоорикцией и наведенной магнитной анизотропией.

5. Исследование возможности применения аморфных и нанокри-сталлических ферромагнитных сплавов для создания миниатюрных датчиков магнитного поля для считывания сигналов с магнитных носителей информации и разработка различных датчиков механичес-

ких величин: силы, смещения, кручения, вибрации и т.п. на основе применения магнитоимпедансного и механоимпедансного эффектов.

6. Исследование условий возникновения автопараметрического резонанса и устойчивости внутреннего параметрического усиления сигнала основной частоты возбуждения в колебательном ЬС-контуре с аморфным или нанокристаллическим ферромагнитным сердечником, находящимся в постоянном магнитном поле смещения.

7. Исследование нелинейности процесса намагничивания лент аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов при локальном возбуждении переменным магнитным полем.

8. Создание новых методов измерения слабого магнитного поля на основе преобразования частоты возбуждения во вторую гармонику этой частоты посредством магнитоупругого взаимодействия при локальном воздействии переменным магнитным полем на участок аморфной ферромагнитной ленты с компенсированной магнитострикцией.

9. Создание новых методов измерения слабого переменного магнитного поля на основе автопараметрического усиления амплитуды сигнала основной частоты возбуждения и фазы сигнала удвоенной частоты в колебательном контуре с сердечником из аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава.

Научная новизна работы:

1. Экспериментально установлено наличие сильного магнитоупругого взаимодействия в аморфных сплавах с компенсированной магнитострикцией и поперечной магнитной анизотропией при возбуждении упругими волнами. Впервые предложено применить магнитоуп-ругое взаимодействие в аморфном ферромагнитном сплаве с компенсированной магнитострикцией и поперечной наведенной магнитной анизотропией для создания магнитоупругих датчиков и преобразователей слабого магнитного поля.

2. Экспериментально установлено, что при прохождении переменного электрического тока через аморфный ферромагнитный проводник зависимость импеданса аморфного проводника от величины внешнего магнитного поля (магнитоимпедансный эффект) на начальном участке существенным образом зависит от внутренних механических напряжений в аморфном ферромагнитном проводнике.

3. Установлено, что в магнитоимпедансном эффекте, при импульсном электрическом токе, время релаксации магнитной системы провод-

ника из аморфного ферромагнитного сплава значительно превосходит таковое в кристаллическом ферромагнитном проводнике. Этим объясняется проявление магнитоимпедансного эффекта в аморфных ферромагнитных сплавах на относительно низких частотах синусоидального переменного электрического тока.

4. Впервые экспериментально установлена сильная зависимость импеданса проводника из аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава от приложенного к нему механического напряжения при прохождении через этот проводник переменного электрического тока (механоимпедансный эффект). Показано, что в лентах аморфных ферромагнитных сплавов с любым направлением магнитной анизотропии механическое напряжение оказывает более сильное влияние на величину максимального изменения импеданса проводника, чем это может быть вызвано внешним магнитным полем.

5. Впервые показана возможность создания разнообразных механических датчиков силы, смещения, упругих колебаний, давления, кручения, и т.п. на основе механоимпедансного эффекта в аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавах.

6. Экспериментально установлено наличие сильного магнитоупру-гого взаимодействия в аморфных ферромагнитных сплавах с компенсированной магнитострикцией при их возбуждении локальным переменным магнитным полем, что проявляется в виде генерации упругих колебаний и появлении продольных вариаций намагниченности в аморфной ленте с частотами четных гармоник частоты возбуждения.

7. Впервые экспериментально наблюдалось и было исследовано явление автопараметрического резонанса в колебательном контуре с сердечником из ленты аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава.

8. Предложены методы измерения слабых магнитных полей, основанные на зависимости амплитуды и фазы сигнала второй гармоники частоты возбуждения от величины постоянного магнитного поля при локальном воздействии переменным магнитным полем на сердечник из аморфного ферромагнитного сплава с компенсированной магнитострикцией.

9. Предложены методы измерения слабых переменных магнитных полей, основанные на явлении автопараметрического усиления в

колебательном контуре с сердечником из аморфного или нанокристал-лического ферромагнитного сплава.

Основные защищаемые положения:

1. В лентах аморфных ферромагнитных сплавов с компенсированной магнитострикцией при возбуждении упругими колебаниями и при возбуждении локальным неоднородным переменным магнитным полем имеет место эффективное магнитоупругое взаимодействие.

2. Основной причиной проявления магнитоимпедансного и меха-ноимпедансного эффектов (сильной зависимости импеданса от величины внешнего продольного магнитного поля и приложенного к проводнику механического напряжения при прохождении через этот проводник переменного или импульсного электрического тока) является магнитоупругое взаимодействие в этих магнитных материалах.

3. Автопараметрический резонанс в колебательном контуре с сердечником из ленты аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава возникает вследствие генерации четных гармоник частоты возбуждения в результате магнитоупругого взаимодействия при возбуждении ленты локальным или неоднородным магнитным полем.

4. На основе магнитоупругих эффектов в аморфных ферромагнитных сплавах могут бьггь созданы: датчики слабого магнитного поля (на основе магнитоупругого взаимодействия в аморфных ферромагнетиках с компенсированной магнитострикцией); датчики магнитного поля и датчики механических величин (на основе магнитоимпедансного и механоимпедансного эффектов в проводнике из аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава); датчики слабого магнитного поля (на основе автопараметрического резонанса в колебательном ЬС-контуре с аморфным или нанокристаллическим ферромагнитным сердечником).

Практическая ценность данной работы заключается в применении магнитоупругих эффектов и явлений, проявляющихся в аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавах, для создания миниатюрных высокочувствительных датчиков и преобразователей слабого магнитного поля и разнообразных датчиков механических величин.

Достоверность полученных результатов подтверждена испытаниями макетов датчиков и преобразователей, проведенных с помощью аппаратуры и приборов, прошедших необходимую аттестацию, а также

независимыми испытаниями, проведенными в НПО "ВНИИМ имени Д.И .Менделеева" (г. Санкт-Петербург).

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано более 45 печатных работ, в том числе получено 9 авторских свидетельств. Основные выводы и положения работы представлены на трех всесоюзных и двенадцати международных научно-технических конференциях.

Объем работы. Содержание диссертации изложено на 218 страницах с 56 рисунками. Список литературы включает 162 работы.

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

В первой главе сделан краткий обзор магнитострикционных и магнитоупругих датчиков магнитного поля. Основное внимание уделено магнитоупругим датчикам магнитного поля на основе аморфных ферромагнетиков с компенсированной продольной магнито-стрикцией и поперечной наведенной магнитной анизотропией, которые были разработаны автором и имеют наилучшие характеристики среди известных магнитоупругих датчиков магнитного поля.

На Рис. I показана типовая конструкция магнитоупругого датчика магнитного поля с акустическим возбуждением аморфного ферромагнитного сердечника. Датчик состоит из пьезокерамического или кварцевого преобразователя ПЭ, механически соединенного с ним сердечника - полоски из аморфного ферромагнитного сплава АФС с компенсированной магнитострикцией и поперечной магнитной анизотропией, и из выходного колебательного ЬС-контура, настроенного на рабочую частоту датчика. Катушка Ь выходного ЬС-контура расположена на сердечнике АФС в области пучности его колебаний, но не соприкасается с ним. На базе этого магнитоупругого датчика разработаны различные измерительные преобразователи магнитного поля.

Датчик работает следующим образом. С помощью пьезокерамического преобразователя ПЭ в аморфном ферромагнитном сердечнике создаются упругие гармонические колебания <т с частотой <в, равной или кратной собственной частоте пьезопреобразователя ПЭ. В результате магнитоупругого взаимодействия в аморфном ферромаг-

нитном сердечнике с поперечной магнитной анизотропиеи во внешнем магнитном поле Н, возникают колебания вектора намагниченности. Продольная составляющая вариации вектора намагниченности вызывает в катушке L, охватывающей сердечник, эд.с. индукции, величина которой пропорциональна продольной составляющей внешнего магнитного поля Hi.. Для увеличения чувствительности параллельно катушке L включен конденсатор С, образующий с катушкой колебательный конпур, настроенный на частоту возбуждения. Выходное напряжение иф(i) на частоте возбуждения со может быть найдено из следующего выражения:

ит(0 = 2»о MjSNo>Q<pJH/HJ {1-(H/HJ2 }Ш cos at, где /Jq = 4л xlff7 Г/м - магнитная постоянная; М, - намагниченность насыщения; S - площадь поперечного сечения сердечника; N- количество

АФС

-о

Нх

С:

) L С

Г X

■ив

пэ

-о

ивозб. -о

Рис. 1. Магнитоупругий датчик магнитного поля с упругим возбуждением. ПЭ -пьезокерамический преобразователь; АФС - аморфный ферромагнитный сердечник; Ь - катушка индуктивности; С - конденсатор выходного колебательного ЬС-контура.

витков катушки индуктивности; С> - добротность выходного колебательного ЬС-контура; грм - максимальный угол поворота вектора намагниченности под действием упругих колебаний, который пропорционален углу сдвига; Н - внешнее магнитное поле и На - магнитное поле анизотропии.

На Рис. 2 показаны экспериментальная (точки) и вычисленная по выражению для иа(1) (сплошная кривая) зависимости амплитуды выходного напряжения магнитоупругого датчика с сердечником из аморфного сплава Ре5Со7031,}В}0 с компенсированной продольной маг-нитострикцией и поперечной наведенной магнитной анизотропией. Некоторое отличие вычисленной кривой от экспериментальных точек объясняется тем, что при выводе выражения для иа(1) полагалось, что вектор намагниченности не выходит из плоскости ферромагнитной ленты. Если учесть это обстоятельство и представить вместо М его проекцию на плоскость ленты, тогда, с увеличением внешнего магнитного

поля, которое направлено в плоскости ферромагнитной ленты, проекция вектора М на плоскость ленты увеличивается, что приведет к некоторому замедлению падения амплитуды выходного напряжения датчика, в соответствии с экспериментально полученной зависимостью.

Рис. 2. Зависимость амплитуды выходного напряжения магни-тоупругого датчика от величины магнитного поля. Экспериментальные точки и вычисленная зависимость (сплошная кривая); пунктирная кривая - та же зависимость для магнитоупругого датчика с сердечником из магнитострикционного аморфного сплава.

Здесь же показана аналогичная зависимость для магнитоупругого датчика с сердечником из магнитострикционного аморфного сплава Ре735'110В12 (пунктирная кривая). Чувствительность магнитоупругого датчика с сердечником из аморфного сплава с компенсированной продольной магнитострикцией и поперечной наведенной магнитной анизотропией при амплитуде напряжения возбуждения на пьезопреобра-зователе I В составляет от 5 до 50 мкВ/ нТл, что почти в два раза выше, чем в датчике из магнитострикционного аморфного сплава. При этом уровень шумов на частотах выше 1 Гц составляет 1-3 пТл/Гц1/2 при длине аморфного сердечника датчика 5-10 мм, что на порядок ниже, чем в других известных магнитоупругих датчиках магнитного поля. Преобразователь магнитного поля на основе магнитоупругого датчика содержит генератор возбуждения, частотозадающим элементом которого является пьезокерамический преобразователь магнитоупругого датчика, и фазовый детектор, вход которого соединен с выходным колебательным ЬС-контуром магнитоупругого датчика. Опорный сигнал на фазовый детектор подается от генератора возбуждения.

Величина выходного напряжения фазового детектора пропорциональна продольной составляющей внешнего магнитного поля, а знак выходного напряжения показывает направление измеряемого магнитного поля. Основной недостаток такого преобразователя - нелинейность его выходной характеристики. От этого недостатка свободен преобразователь, в который введена схема отрицательной обратной связи по магнитному полю, состоящая из катушки обратной связи и электронного регулятора пропорционального или пропорционально-интегрирующего типа. В этом случае магнитоупругий датчик выполняет роль нуль-индикатора магнитного поля, а электронная схема отрицательной обратной связи поддерживает внутри катушки обратной связи близкую к нулю продольную составляющую внешнего магнитного поля. Выходное напряжение электронного регулятора пропорционально току компенсации и, соответственно, продольной составляющей внешнего магнитного поля. Если постоянная времени цепи обратной связи велика, выходное переменное напряжение с частотой, превышающей частоту среза электронного регулятора, можно снимать прямо с выхода фазового детектора.

Магнитоупругие преобразователи с аморфным сердечником из аморфного сплава имеют следующие основные характеристики. При частоте возбуждения 200 кГц - 1 МГц диапазон частот измеряемого магнитного поля может быть от 0 до 1 - 10 кГц; порог чувствительности на частотах выше 1.0 Гц составляет 1 -3 пТл/Гц1/2 при длине аморфного сердечника датчика 5-10 мм. Потребляемая собственно датчиком электрическая мощность - менее I мВт. Максимальный динамический диапазон измеряемого магнитного поля определяется параметрами катушки обратной связи и током компенсации. Для работы в условиях магнитного поля Земли динамический диапазон выбирается в диапазоне ±0.6 Э - ± 1.0 Э.

Во второй главе рассмотрены магнитоимпедансный и механо-импедансный эффекты в аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавах. Предложено применение магнитоимпедансного и механоимпедансного эффектов в простейших датчиках магнитного поля и в механических датчиках силы, смещения, кручения, вибрации.

Гигантское изменение импеданса при прохождении переменного электрического тока, наблюдаемое в лентах, пленках и микропроводах из аморфных ферромагнитных сплавов под действием постоянного

продольного магнитного поля, так называемый гигантский магнито-импедансный эффект, вызвал большой интерес у исследователей магнитных материалов и у разработчиков измерительной техники. Предполагается, что магнитные датчики на основе этого эффекта могут быть с успехом применены в аппаратуре считывания сигналов с магнитных дисков устройств хранения информации и в устройствах автоматики.

Основная схема наблюдения магнитоимпедансного эффекта в проводниках из аморфных ферромагнитных сплавов показана на Рис. 3.

Генератор переменного тока высокой частоты О через ограничивающий резистор 1?. нагружен на проводник из аморфного ферромагнитного сплава. Измеряется падение напряжения и переменного тока на этом ферромагнитном проводнике, которое при неизменной амплитуде электрического тока пропорционально импедансу Z проводника. При К»2. изменение падения напряжения на ферромагнитном проводнике можно считать изменением его импеданса. Под действием внешнего продольного магнитного поля Нх падение переменного напряжения ЩНХ) на проводнике изменяется и, соответственно, изменяется импеданс 2(77х,) ферромагнитного проводника. На Рис. 4 полу Рис. 4. Зависимость относитель-

-о

Рис. 3. Основная схема измерения магнитоимпедансного эффекта, в -генератор переменного тока; К -ограничивающий резистор; Н, -внешнее магнитное поле,

внешнее механическое напряжение.

Р= 9 МГц ного падения напряжения на ленте

1= 10 мА из аморфного сплава Ге7^10В12

после отжига в поперечном магнитном поле от величины внешнего магнитного поля

о

юоо

2000 Н,А/м

казано относительное изменение падения напряжения на ленте аморфного сплава Ге7331юВ,2 после отжига ленты в поперечном магнитном поле. Длина ленты 14 мм, ее константа магнитострикции насыщения в продольном направлении Яз»40х I О*6.

На Рис. 5 показаны зависимости падения напряжения на лентах из аморфного ферромагнитного сплава с компенсированной магнито-стрикцией Ре5Со7081цВ10 от величины продольного магнитного поля при возбуждении синусоидальным электрическим током. Длина аморфных лент ~ 10 мм (без припаянных к контактам концов, длина которых ~ 1-2 мм), ширина лент ~ I мм, толщина -0.025 мм. Кривая I соответствует исходной ленте этого аморфного сплава. Кривые 2 и 3 - ленты после термомагнитной обработки в поперечном и в продольном магнитном поле, соответственно.

3

1

а и 1

и I 1 • <

1°

• о

I

I

I

-1 -2 -3

•I

.1

Рис. 5. Зависимость относительного падения напряжения на лентах из аморфного сплава Ке}Со703115Вю от величины внешнего продольного магнитного поля.

I.

1000

2000

зооо Н,А/м

Как следует из Рис. 4 и Рис. 5, кривые зависимости изменения переменного напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике от величины магнитного поля могут иметь различный вид. Характеристика изменения импеданса может начинаться с минимального значения амплитуды напряжения и до максимального. Это прежде всего связано с наличием в аморфном ферромагнитном проводнике внутренних механических напряжений, полученных при закалке из расплава, которые создают внутренние поля магнитной анизотропии, а уже затем - с доменной структурой, образованной при термомагнитной обработке ферромагнитной ленты. То есть ненапряженный образец имеет полную характеристику, начинающуюся с минимума амплитуды напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике. Под действием внешнего магнитного поля наблюдается пропорциональный рост амплитуды падения напряжения (или импеданса) до достижения максимума амплиту-

о

о

ды. При дальнейшем увеличении внешнего магнитного поля амплитуда падения напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике падает и достигает минимума в состоянии полого насыщения.

Импеданс аморфного ферромагнитного проводника изменяется не только под действием внешнего постоянного продольного магнитного поля, но и при воздействии на проводник механического напряжения ах. То есть падение переменного напряжения и(Н:с,ах) на аморфном проводнике является функцией внешнего магнитного поля Нх и механического напряжения ах (Рис. 3), причем влияние механического напряжения на изменение максимальной величины импеданса может преобладать над действием продольного магнитного поля. На Рис. 6 приведены экспериментальные зависимости, показывающие влияние растягивающего механического напряжения на падение электрического напряжения (или импеданс) на ленте аморфного ферромагнитного сплава Ре5Со70$'1!5В10. Следует отметить, что изгиб ленты и ее кручение также вызывают изменение амплитуды напряжения на проводнике.

Сплошная кривая на Рис. 6 соответствует ненапряженной ленте, а пунктирная - ленте с внутренними механическими напряжениями. Такой же вид (кривая 2) может иметь зависимость для частично напряженной ленты при ее небольшом натяжении. Этот же результат можно получить с помощью внешнего магнитного поля смещения.

Самое большое изменение падения напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике наблюдалось в ленте аморфного сплава базового состава Ре}Са708'1г5Вю длиной 10 мм, шириной 1 мм при средней толщине ленты -0.025 мм после термомагнитной обработки в продольном магнитном поле: от механического напряжения Ли/и(а)~ 4 и от магнитного поля Аи/и(Н)~ 3 . При увеличении длины ленты до 25 - 30 мм максимальное значение Л и/и (а) ~ 6 и Ди/ЩН}~ 5 при удельном электрическом сопротивлении этого аморфного сплава р ~

и.мВ

Рис. 6. Зависимость амплитуды падения напряжения на ленте аморфного сплава Ре5Са7081цВ10 от величины растягивающего механи-

10 20 30

ох, н/мм2 ческого напряжения. 1 - лен-'— та после отжига; 2 - лента

50 без термообработки.

2.15x104 Ом ». В ленте Ре-Со аморфного сплава с компенсированной магнитострикцией 82КЗХСР, близкого предыдущему сплаву по составу и магнитным свойствам, после термомагнитной обработки в продольном магнитном поле, лиЮ(а) - 3. В подобной аморфной ленте сплава 82КЗХСР после термомеханической обработки Аи/Ща) ~ 2, а лиШ(Н) ~ 1.5. Для сравнения, в проводе диаметром 30 мкм из аморфного сплава {Рг006Соа94)7218'1шВ15 с компенсированной магнитострикцией, близкого по составу предыдущим аморфным лентам, Аи/и(о)=Ли/и(Н) ~ 1.5.

Магнитоимпедансный эффект хорошо проявляется также в лентах с большой величиной константы продольной магнитострикции (Рис. 4).

Для ленты длиной 10 мм из аморфного ферромагнитного сплава Ре7^11<}Вп после термомагнитной обработки в поперечном магнитном поле, направленном в плоскости ленты (константа продольной магнитострикции | —40х Ю-6), Ли/11(а)~ 3. Максимальное изменение падения напряжения от магнитного поля этой же ленты ли/11(Н) ~ 2.

Таким образом, максимальное значение изменения падения напряжения (или соответствующее изменение импеданса) в аморфных сплавах с поперечной и с продольной наведенной магнитной анизотропией под действием магнитного поля и механического напряжения имеет примерно один порядок. При этом, в подавляющем большинстве случаев, в лентах аморфных ферромагнитных сплавов механическое напряжение оказывает большее влияние на максимальную величину изменения импеданса, чем воздействие внешнего магнитного поля.

В нанокристаллических ферромагнитных сплавах относительное изменение падения напряжения на ленте /10У£/также достаточно велико. При этом , как и в лентах аморфных сплавов, наблюдается зависимость изменения импеданса как от внешнего магнитного поля, так и от механического напряжения. При возбуждении ленты нанокристаллического сплава РеЛ5СщМЬ^1П5В9 длиной 7 мм импульсным током или синусоидальным на частоте - 12 МГц Аи/и(Н)~ Аи/и(а) может достигать 3.

Для ленты из аморфного сплава Реп8110Ви , отожженной в поперечном магнитном поле, максимум изменения импеданса наблюдается на частоте ~ 7 МГц, в микропроводе диаметром 30 мкм из аморфного сплава (Ре0а15Соо34) 72.581,2<В,; и в ленте из Ре-Со сплава с компенсированной магнитострикцией максимум изменения импеданса наблюдается на частотах 12-13 МГц. Различные аморфные сплавы

могут иметь и различную частоту максимума магнитоимпедансного эффекта, причем в различных аморфных сплавах максимум изменения импеданса при возбуждении гармоническим током, как правило, находится в диапазоне частот от 2 МГц до 20 МГц.

При увеличении внешнего магнитного поля и возвращении его в первоначальное состояние на зависимости импеданса аморфного ферромагнитного проводника от внешнего магнитного поля может наблюдаться некоторый гистерезис (гистерезис импеданса), который может во много раз превышать величину магнитного гистерезиса (неоднозначность зависимости В(Н) ферромагнетиков при циклическом перемагни-чивании) и отличается на различных участках характеристики и для различных частот переменного тока, проходящего по аморфному ферромагнитному проводнику. Особенно велик гистерезис импеданса в нетермообработанных образцах аморфных ферромагнитных сплавов.

Величина изменения импеданса в аморфном ферромагнитном проводнике в широких пределах практически не зависит от силы переменного электрического тока, проходящего по проводнику. При плотности тока от 0.01 А/мм2 до 100 А/мм2 Л17/ипрактически не изменяется.

Во всех применявшихся аморфных сплавах значительную часть (около четверти) составляют атомы металлоидов (Я, В, Р). Было проверено влияние металлоидов на магнитоимпедансный эффект в аморфном сплаве. Для этой цели были испытаны ленты аморфного ферромагнитного сплава Ре-Мо-7.т, не содержащие металлоидов. Как показали измерения, отсутствие металлоидов практически никак не сказалось на порядке величины магнитоимпедансного эффекта. Поэтому можно считать, что присутствие металлоидов в аморфном сплаве не оказывает существенного влияния на величину магнитоимпедансного эффекта.

В магнитоимпедансном эффекте изменяется как чисто индуктивная часть импеданса, так и активное динамическое сопротивление. Индуктивная часть импеданса в магнитоимпедансном эффекте показывает, что в нем существует механизм инерционности или запаздывания. Нагляднее всего процесс запаздьюания проявляется при импульсном воздействии на исследуемую электромагнитную систему. Поэтому автором были проведены эксперименты по исследованию магнитоимпедансного эффекта при возбуждении аморфного ферромагнитного проводника импульсным током прямоугольной формы (Рис. 7).

Амплитуда индуцированного импульса напряжения, превышающая падение напряжения на постоянном токе, зависит от внешнего продольного магнитного поля и механического напряжения аналогично амплитуде падения напряжения при гармоническом переменном токе, как это показано на Рис. 4 - Рис. б. При этом время спада индуцированного импульса напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике значительно превышает время нарастания импульса и продолжительность изменения электрического тока в проводнике.

а

аморфная лента

Чаморфная лента к

| Н=Нга N..

СГ»СГт__

аморфная лента Н«Н, или

<Т~Сб

I

лента из пермаллоя

I.

Рис. 7. Осциллограммы импульсов напряжения на лентах из аморфного ферромагнитного сплава (а-в) и из пермаллоя (г).

В максимуме магнитоимпедансного эффекта (Рис. 76) время спада индуцированного импульса в е раз составляет ~ 100 не при времени нарастания амплитуды ~ 25-30 не, а продолжительность времени спада импульса в 10 раз может достигать I мкс.

Внешнее магнитное поле и механическое напряжение настолько сильно влияют на амплитуду индуцированного импульса напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике, вызванного изменением электрического тока, что полностью подавляют его в состоянии технического насыщения или при достаточно сильном механическом напряжении (Рис. 7а - Рис. 7в). В кристаллических ферромагнетиках (например, в пермаллое на Рис. 7г) амплитуда импульса напряжения, индуцированного изменением электрического тока в проводнике, слабо зависит от внешнего механического напряжения, а время спада амплитуды импульса в 10 раз примерно соответствует времени его нарастания. При этом под действием внешнего магнитного поля амплитуда импуль-

I

са на проводнике из пермаллоя только падает при увеличении магнитного поля, причем падение начинается в магнитном поле более 100 Э,

Учитывая экспериментальные данные, а также сильное магнито-упругое взаимодействие в аморфных ферромагнетиках, автором предложено следующее объяснение причины магнитоимпедансного эффекта.

При изменении электрического тока, протекающего по аморфному ферромагнитному проводнику, электроны проводимости замедляются или ускоряются, в результате чего создается изменяющиеся электрическое и магнитное поля. Магнитное поле переменного тока взаимодействует с магнитной системой аморфного ферромагнитного проводника, изменяя его магнитную энергию. Вследствие сильного магнитоупругого взаимодействия в аморфных ферромагнитных сплавах практически вся магнитная энергия может перейти в упругую энергию, а затем, в результате обратного преобразования, возвратиться в энергию электрического поля, воздействующего на электроны проводимости аморфного ферромагнитного проводника. При этом все преобразования и изменения энергии, за исключением магнитоупругого преобразования, происходят со скоростью распространения электромагнитного поля \зи-сх(£1х)'1а, где с~3х108 м/с - скорость света в вакууме. Скорость магнитоупругого взаимодействия ограничена скоростью звука в аморфном ферромагнитном проводнике ужу1(а =(Е/р)1/2 , где Е -модуль упругости, а р - плотность аморфного ферромагнетика. Скорость звука в аморфных ферромагнитных сплавах гзвука~3500 - 4500 м/с. Поэтому, при быстром изменении тока в аморфном ферромагнитном проводнике, его магнитная энергия переходит в магнитоупругую со скоростью узм , а возврат этой энергии электромагнитному полю происходит со скоростью Умука . Зга, запаздывающая в результате магнитоупругого взаимодействия, часть магнитной энергии воздействует на электронную систему ферромагнитного проводника, поддерживая в нем индуцированный импульс электрического тока, препятствующий изменению электрического тока, проходящего по аморфному проводнику. То есть длительность индуцированного импульса увеличивается на время релаксации магнитоупругой энергии. Запаздывающий импульс электрического тока, направленный противоположно изменяющемуся электрическому току, создает на аморфном ферромагнитном проводнике импульс напряжения, пропорциональный его дина-

мическому импедансу и поддерживающийся после изменения тока в течение времени релаксации магнитоупругой энергии.

Падение напряжения на аморфном ферромагнитном проводнике, вызванное изменением тока с учетом магнитоупругого взаимодействия

при импульсном возбуждении, можно выразить следующим образом: _£

(/(О я Щ + к2и" (0 • е т, где и0 - падение напряжения постоянного тока, и* - амплитуда напряжения, индуцированная в результате магнитоупругого взаимодействия, вызванного изменением электрического тока в проводнике, к - коэффициент магнитомеханической связи, г - время релаксации магнитоупругой энергии. Второй член в этом выражении описывает динамическую часть индуцированного напряжения в аморфном ферромагнитном проводнике. Время релаксации магнитоупругой энергии г и коэффициент магнитомеханической связи к зависят от внешнего магнитного поля и внешнего механического напряжения.

Была сделана оценка амплитуды импульса напряжения, индуцированного в результате магнитоупругого преобразования для образца из ленты аморфного сплава Ег783110В!2, так как для этого аморфного сплава имеется экспериментальное значение максимальной величины коэффициента магнитомеханической связи к~0.б-0.8 после термомагнитной обработки в поперечном магнитном поле, известно минимальное значение модуля Юнга Е-0.85х/0" Н/м2 , известна зависимость модуля Юнга от магнитного поля, известна плотность этого сплава р»7400 кг/м3 и, следовательно, наименьшая скорость звука в этом сплаве при максимальном магнитоимпедансном эффекте v~3500 м/с. Поскольку данный эффект связывается с магнитоупругой энергией ферромагнетика, полагалось, что средняя дрейфовая скорость электронов г, сразу после прекращения изменения тока, примерно соответствует скорости звука в аморфном сплаве. Время изменения тока в проводнике /,• ~ 25 не было взято из эксперимента. При подстановке приведенных величин в выражение для и*(0 получаем, что амплитуда импульса напряжения, индуцируемого в результате релаксации магнитоупругой энергии аморфного ферромагнетика, должна составлять -11 мВ, или ди/и~0.55. Это значение достаточно близко к экспериментально полученной величине напряжения импульса в этом аморфном сплаве такой же длины. При 11о=20 мВ амплитуда напряжения импульса в максимуме магнитоимпедансного эффекта

превышает Uo в 2.5 - 3 раза, что соответствует AU/U от 1.5 до 2. Данная оценка получена для чисто "магнитоупругой" части индуцированного импульса, то есть для "хвоста" импульса, начинающегося примерно через время г, после его пика (или через время 2 tt от его начала).

Выражение полного падения напряжения на ферромагнитном проводнике описывает поведение аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов при прохождении по ним переменного тока, а именно: зависимость падения напряжения от внешнего магнитного поля и внешнего механического напряжения (эта зависимость определяется в основном зависимостью кзз от магнитного поля), а также зависимость от частоты переменного тока. С ростом частоты действие эффекта возрастает до тех пор, пока период частоты возбуждения не сравняется с характерным временем передачи энергии магнитной системе аморфного проводника. Это время определяется максимальной скоростью распространения электромагнитного поля в аморфном ферромагнитном проводнике v31=cx(e(i)'1/2, где с - скорость света в вакууме, а е и ß - диэлектрическая и магнитная проницаемость аморфного проводника. В том случае, когда период возбуждения становится меньше времени распространения электромагнитного поля t=(l/c) х(£fi)ia по аморфному проводнику длиной /, уже не вся энергия электромагнитного поля может перейти в магнитоупругую и эффект падает с дальнейшим ростом частоты. Оценка минимального времени нарастания при средней длине аморфного ферромагнитного проводника 10 мм и (ер)1/2 от 102 до -103 показывает, что от 10 до 30 не, что по порядку величины совпадает с наблюдаемыми экспериментально значениями времени нарастания при импульсном электрическом токе и соответствует максимальной частоте, на которой наблюдается максимум магнитоимпедансного эффекта.

Основываясь на магнкгоупругой природе магнитоимпедансного эффекта, автором были выполнены измерения интенсивности упругих колебаний в аморфной ферромагнитной ленте при магниггоимпеданс-ном эффекте. Эти измерения показали, что амплитуда упругих колебаний в аморфной ленте полностью коррелирует с амплитудой падения напряжения на этой ленте под воздействием внешнего магнитного поля. Максимальная амплитуда акустических колебаний в ленте аморфного ферромагнитного сплава при магнитоимпедансном эффекте наблюдается на удвоенной частоте переменного электрического тока, проходя-

щего по проводнику, что также свидетельствует о магнитоупругои причине магнитоимпедансного эффекта.

Столь значительное изменение падения напряжения на аморфных и нанокристаллических проводниках под действием магнитного поля при прохождении по проводнику переменного или импульсного электрического тока позволяет применить магнитоимпедансный эффект в разнообразных датчиках магнитного поля. В качестве примера на Рис. 8 показана конструкция магнитоимпедансного датчика, предназначенного для съема информации с магнитного диска.

Рис. 8. Магнитоимпедансный элемент для считывания информации с магнитных носителей с ЦМД. 1 - аморфный ферромагнитный проводник 05 мкм - 030 мкм; 2 - диэлектрическое покрытие; 3 -неферромагнитное проводящее покрытие; 4 - резистивное покрытие; 5 - подводящие ток проводники.

По основным характеристикам магнитные датчики на основе магнитоимпедансного эффекта эквивалентны магнитным датчикам на основе ДЕ-эффекта и магнитным датчикам на сдвиговых волнах, которые также могут быть выполнены без применения катушек индуктивности, но магнитоимпедансные датчики значительно проще по конструкции.

Дифференциальный коэффициент преобразования лучших маг-нитоимпедансных датчиков составляет 0.5-2.0 мкВ/нТл на узком участке возрастающей ветви характеристики при подходе к максимуму изменения импеданса. На спадающей ветви характеристики чувствительность значительно, на один-два порядка, ниже.

К недостаткам датчика магнитного поля на основе магнитоимпедансного эффекта относятся: чувствительность к механическим воздействиям, большая величина гистерезиса, необходимость в магнитном поле смещения или соответствующем механическом напряжении.

К положительным моментам можно отнести возможность создания датчика без использования катушек индуктивности, относительную простоту датчика. Магнитоимпедансные датчики магнитного поля могут найти достойное применение в различных технических устройствах при работе в диапазоне средних магнитных полей от 0.2 Э до 200 Э.

Имеющаяся сильная зависимость импеданса проводника из аморфного ферромагнитного сплава от приложенного к этому проводнику механического напряжения (растяжения, сжатия, кручения, изгиба и их комбинации, например, точечное давление на участок аморфной ферромагнитной ленты) позволяет создать малогабаритные датчики механических величин, которые не содержат катушек индуктивности (Рис. 9).

к л" ПР * гн

УУ/У/Л ШтгтШ2

Рис. 9. Некоторые конструкции чувствительного элемента датчиков силы, давления, смещения. 1 - аморфный ферромагнитный проводник; 2 - жесткое основание упругого элемента; 3 - упругий элемент крепления, К - контакты.

Отсутствие кристаллической решетки в аморфных ферромагнетиках делает их более чувствительными к внешним воздействиям, в том числе механическим, так как величина энергии анизотропии, которую необходимо преодолеть с помощью внешнего воздействия, значительно ниже, чем в кристаллических ферромагнитных сплавах.

Разрешающая способность магнитоимпедансного датчика по механическому напряжению на участке подъема импеданса -Ю5 Н/м2. Это значительно меньше, чем в магнитоупругом датчике силы на основе аморфного сплава. Максимальное значение механического напряжения на конце участка характеристики достигает ~ Зх](/ Н/м2.

Магнитоимпедансные датчики имеют выходной сигнал в виде амплитуды переменного напряжения высокой частоты и поэтому могут иметь плоскую амплитудно-частотную характеристику в диапазоне частот от нуля до единиц МГц. Серьезным преимуществом механических датчиков на основе магнитоимпедансного эффекта перед тензорезисто-рами является их высокая температурная стабильность. В отличие от магнитострихционных механических датчиков механические датчики

на основе механоимпедансного эффекта могут иметь значительно более высокую чувствительность, так как в них максимум изменения сигнала А1]/V, соответствующий ДМ или Аа/сг имеет место на начальном участке характеристики механоимпедансного эффекта, когда А1Л в результате продольной магнитострикции составляет всего лишь сотые доли от величины магнитострикции насыщения.

К недостаткам механических датчиков на основе механоимпедансного эффекта можно отнести влияние внешних магнитных полей, влияние электрического соединения и элементов крепления. Для снижения влияния внешнего магнитного поля на механический датчик его длину следует делать минимальной. В результате этого снижается чувствительность к внешнему магнитному полю, а чувствительность к механическому напряжению сохраняется на прежнем уровне, так как площадь поперечного сечения не изменилась. Кроме того, для снижения влияния внешнего магнитного поля можно применять магнитное экранирование.

В третьей главе рассмотрены простейшие магнитомодуляционные датчики магнитного поля на основе аморфных ферромагнитных сплавов, представляющие собой одностержневые феррозонды, работающие в первом режиме со смещенной рабочей точкой.

Применение в качестве сердечника в простейших магнитомодуля-ционных преобразователях лент аморфных ферромагнитных сплавов позволило по крайней мере на порядок повысить их чувствительность.

Это стало возможным вследствие того, что: 1 - сердечники из аморфных ферромагнитных сплавов имеют более высокое удельное электрическое сопротивление, благодаря чему можно существенно увеличить частоту возбуждения; 2 - сердечники из аморфных ферромагнитных сплавов имеют меньшие потери на перемагничивание; 3 -из-за малости величины магнитной анизотропии ленты аморфных ферромагнитных сплавов достигают состояния насыщения в меньшем, чем кристаллические ферромагнетики, магнитном поле; 4 - в ряде аморфных ферромагнитных сплавов наблюдается довольно резкое падение магнитной проницаемости в полунасыщенном состоянии.

Кроме того, аморфные ферромагнитные материалы отличаются от кристаллических ферромагнетиков более простой и дешевой технологией изготовления, а также устойчивостью их магнитных характеристик к механическим воздействиям, вибрации и ударам. Применив в магни-

томодуляционных преобразователях резонансный эффект, описанный в главе 4, можно существенно улучшить их основные характеристики.

В четвертой главе рассмотрен автопараметрический резонанс в колебательном ЬС-контуре с аморфным или нанокристаллическим ферромагнитным сердечником, а также экспериментально исследована его физическая причина. Детально исследовано магнитоупругое взаимодействие в лентах аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов при их возбуждении локальными магнитными полями.

Исследован резонанс дифференциальной магнитной восприимчивости проявляющийся, в виде резонансного увеличения амплитуды напряжения на колебательном контуре с сердечником из аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава в определенном внешнем магнитном поле при заданной частоте и амплитуде магнитного поля возбуждения. Показано, что этот резонанс является одним из видов параметрического резонанса - автопараметрическим резонансом и обусловлен уникальными магнитными свойствами аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов: малыми потерями при высокочастотном перемагничивании в слабом внешнем магнитном поле, значительным магнитоупругим взаимодействием и высокой нелинейностью при намагничивании. Предложено применение автопараметрического резонанса в малогабаритных датчиках и преобразо-валелях слабого переменного магнитного поля.

В лентах аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов наблюдается резонансное увеличение дифференциальной магнитной восприимчивости. Это явление сразу же нашло применение в технике измерения слабых переменных магнитных полей, однако физическая причина наблюдаемого резонанса дифференциальной магнитной восприимчивости оставалась не вполне ясной. Для экспериментального исследования резонанса дифференциальной магнитной восприимчивости использовались главным образом ленты из аморфных ферромагнитных сплавов Ре5Со7аЗ'1цВ10, Ге7^1юВ12 и из нанокристаллического ферромагнитного сплава Ре73 ¡СщШ^ц ¡В9. Длина лент от 40 мм до 80 мм, ширина от 0.6 до 2 мм при толщине лент 0.02 - 0.025 мм. Катушки возбуждения состояли из 100 витков каждая при длине намотки 1 мм и среднем диаметре около 3 мм. Приемная катушка (Рис. 10) содержала около 500 витков медного провода, имела длину 8 мм и располагалась между катушками возбуждения. Как правило, применялась продольная

Рис. 10. Взаимное расположение катушек при продольном (а) и при поперечном (б) возбуждении ленты аморфного ферромагнитного сплава. 1 - аморфная лента; 2 - катушки возбуждения; 3 - приемная катушка. Но - постоянное магнитное поле. Н1 - переменное магнитное поле возбуждения.

геометрия расположения катушек возбуждения и приемной катушки на оси ферромагнитной ленты (Рис. 10а), поскольку для разработки и исследования датчиков магнитного поля, для чего проводилась эта работа, наиболее удобным является соосное расположение катушек на ферромагнитной ленте. При этом, если не учитывать гистерезис при прямом и обратном намагничивании сердечника, на выходной характеристике и(Но) можно выбрать однозначную рабочую точку. Это необходимо для устойчивой работы датчика с системой обратной связи по магнитному полю. При поперечном возбуждении (приемная катушка расположена на сердечнике, а катушки возбуждения вне сердечника, вплотную к приемной катушке так, что их ось перпендикулярна оси приемной катушки и плоскости ферромагнитной ленты (Рис. 106), на приемной катушке также наблюдается резонанс амплитуды переменного напряжения. Основные параметры возбуждения и характеристики резонанса при поперечном возбуждении близки к таковым при продольном возбуждении аморфной ленты. Отличия состоят в том, что при поперечном возбуждении амплитуда напряжения в выходной катушке несколько ниже и резонансная кривая начинается с небольшого напряжения высокой частоты на выходном контуре, а при продольном - со значительной амплитуды напряжения высокой частоты, составляющей от 30 до 80 процентов величины амплитуды напряжения высокой частоты при резонансе. На Рис. 11 представлена экспериментальная зависимость амплитуды напряжения на ЬС-контуре с сердечником в виде ленты аморфного ферромагнитного сплава Ре5Со7031цВ!0 длиной 50 мм, после термомагнитной обработки в продольном магнитном поле, от внешнего постоянного магнитного поля при резонансных условиях.

Но «-

Но

I 2-ч—I /3

Н11 2

ТОО -

50

и, мВ

Ре5Со7оЗп5Вю Г=200 кГц

Область рабочей то модудяциог

о

5

10

15 Но, АУм

Рис. 11. Зависимость амплитуды первой гармоники переменного напряжения на ЬС-контуре с аморфным ферромагнитным сердечником от величины внешнего магнитного поля при продольном возбуждении.

Стрелками показано направление изменения амплитуды напряжения высокой частоты при изменении внешнего постоянного магнитного поля Но. Пунктирная линия отражает обычный релаксационный спектр намагничивания аморфной ферромагнитной ленты в нерезонансных условиях. При противоположном направлении постоянного магнитного поля наблюдается аналогичная зависимость, симметричная относительно вертикальной оси графика. Типичная зависимость частоты подобного резонанса дифференциальной магнитной восприимчивости от величины постоянного внешнего магнитного поля, при фиксированной амплитуде переменного магнитного поля возбуждения, близка к зависимости [ ~ Нш. Аналогичные зависимости частоты резонанса от внешнего магнитного поля получаются и для других аморфных сплавов с той разницей, что резонанс наблюдается в несколько больших магнитных полях. В подобной по размерам ленте из нанокристаллического сплава Ге73 ¡СщЫЬ^ц ¡В9 резонанс наблюдается во внешнем магнитном поле, почти вдвое превышающем показанное на Рис. 11. Были получены и проанализированы зависимости дисперсии %' и поглощения х" при резонансе от величины магнитного поля

смещения Но. По внешнему виду эти зависимости соответствуют подобным зависимостям других магнитных резонансов за исключением небольшого гистерезиса. При увеличении магнитного поля наблюдается кривая, сдвинутая в область более сильного магнитного поля по отношению к кривой резонанса при уменьшении магнитного поля.

Для получения однозначной характеристики преобразования датчиков магнитного поля и при исследовании резонанса дифференциальной магнитной восприимчивости частота возбуждения выбиралась таким образом, чтобы в магнитном поле смещения на выходном контуре присутствовал преимущественно сигнал первой гармоники частоты возбуждения. Если частоту возбуждения выбрать в несколько раз меньшей, чем частота исследуемого резонанса, то в выходном сигнале на фоне частоты возбуждения наблюдается более высокочастотный сигнал, частота которого соответствует собственной частоте резонанса выходного колебательного контура. Возбуждение осуществлялось синусоидальным магнитным полем с амплитудой 3-5 А/м и периодом 10 мкс. Во внешнем магнитном поле до 10-15 А/м выходной сигнал повторяет форму сигнала возбуждения (синусоида). В постоянном магнитном поле более 15 А/м выходной сигнал начинает искажаться. На нем проявляются колебания более высокой частоты. То есть при возбуждении аморфного или нанокристаллического ферромагнетика низкой частотой ( от единиц килогерц до 100 кГц) при синусоидальной форме сигнала возбуждения на фоне основной частоты возбуждения в выходном сигнале присутствует более высокочастотный сигнал с частотой, соответствующий собственной частоте резонанса выходного колебательного контура. При этом собственная частота контура возбуждения (определяемая индуктивностью катушки возбуждения, ее межвтиковой емкостью и паразитной емкостью проводов) составляла около 7 МГц и в выходном сигнале не присутствовала. Собственная частота приемного контура близка к частоте резонанса (она как раз и выбирается близкой для улучшения условий наблюдения), однако точно не равна ей. Добротность выходного колебательного контура была значительно ниже добротности исследуемого резонанса. Имеется зависимость частоты исследуемого резонанса от амплитуды магнитного поля возбуждения и от взаимного расположения выходной и возбуждающей катушек. Основные особенности исследованного резонанса дифференциальной магнитной восприимчи-

вости можно свести к следующим положениям. 1. При возбуждении аморфного или нанокристаллического ферромагнетика магнитным полем с частотой, близкой к частоте резонанса выходного колебательного контура, во внешнем постоянном магнитном поле наблюдается резонанс дифференциальной магнитной восприимчивости. 2. Резонанс зависит от частоты возбуждения, амплитуды переменного магнитного поля возбуждения и величины внешнего постоянного магнитного поля. Зависимость частоты резонанса от внешнего магнитного поля нелинейна и близка к зависимости собственной частоты выходного колебательного контура от величины магнитного поля. 3. Резонанс имеет нижний и верхний пороги. Если частота возбуждения, амплитуда частоты возбуждения или постоянное магнитное поле меньше некоторого порогового значения, резонанс не наблюдается. И наоборот, когда частота возбуждения, амплитуда частоты возбуждения или величина постоянного магнитного поля больше некоторого значения, резонанс переходит в скачок амплитуды переменного напряжения на выходном колебательном ЬС-кошуре (или скачок импеданса выходного колебательного контура). 4. Амплитуда переменного напряжения на выходном ЬС-контуре в данном резонансе возрастает, а не падает, как при резонансе поглощения. При этом энергия возбуждения ферромагнетика не увеличивается, но даже несколько снижается. 5. При сканировании резонанса магнитным полем в прямом и обратном направлениях наблюдается сдвиг резонансной кривой, то есть наблюдается гистерезис. При увеличении амплитуды возбуждения величина гистерезиса возрастает. Гистерезис в области резонанса наблюдается также на зависимости тока возбуждения от внешнего магнитного поля. 6. Резонанс проявляется как при продольном локальном возбуждении аморфной ферромагнитной ленты, так и при поперечном. 7. Резонанс проявляется одинаково хорошо в магнитострикционных сплавах и в сплавах с компенсированной магнитострикцией.

Существенная зависимость частоты резонанса от параметров приемного колебательного контура не должна наблюдаться в колебательной системе со своей строго определенной частотой, будь то размерный резонанс или электронный. При снижении резонансной частоты колебательного контура частота исследуемого резонанса также снижается. Максимальная частота, вероятнее всего, ограничивается потерями в ферромагнетике и скин-эффектом и, скорее всего, не

превышает 10 МГц, хотя подобные аморфные ферромагнитные ленты имеют достаточно высокую магнитную проницаемость (ц ~ 100-500) на частотах до 5 ГГц. Магнитное поле накачки проникает в ферромагнитную ленту только на глубину скин-слоя, поэтому на достаточно высоких частотах резко падает эффективная площадь, через которую может изменяться магнитный поток. Максимум х", соответствующий максимуму поглощения, не совпадает с максимумом или с минимумом потребляемого тока возбуждения.

При возбуждении аморфного или нанокристаллического сердечника магнитным полем более низкой частоты, чем частота выходного колебательного контура, в выходном сигнале, снимаемом с выходного колебательного контура, во внешнем постоянном магнитном поле на фоне сигнала частоты возбуждения присутствует высокочастотная составляющая, соответствующая собственной частоте выходного колебательного контура. Других сигналов с близкими частотами не наблюдается. Резонанс наблюдается на частоте, близкой к частоте резонанса выходного колебательного контура, но не совпадает с последней. Исходя из результатов эксперимента, был предложен следующий механизм возникновения данного резонанса дифференциальной магнитной восприимчивости. Поскольку имеется существенная зависимость частоты резонанса от частоты выходного колебательного контура, было предположена возможность параметрического усиления сигнала возбуждения вблизи собственной резонансной частоты выходного колебательного ЬС-контура. Однако для параметрического усиления сигнала необходим другой сигнал с кратной частотой и с соответствующим сдвигом фазы. Дополнительный эксперимент, заключающийся в помещении на аморфный сердечник пробной катушки, составляющей с переменным конденсатором дополнительный ЬС-кон-тур с перестраиваемой частотой, показал, что уже в магнитном поле около 15 А/м в добавочном колебательном контуре появляется сигнал с удвоенной частотой возбуждения, фаза которого значительно изменяется при изменении частоты возбуждения по отношению к собственной частоте выходного колебательного ЬС-контура. Таким образом, в аморфных и нанокристаллических ферромагнетиках, в слабом внешнем постоянном магнитном поле (начиная с 10 - 15 А/м) при слабом локальном возбуждении переменным магнитным полем имеются все необходимые условия для параметрического усиления

сигнала возбуждения в выходном колебательном ЬС-контуре. При этом роль сигнала накачки выполняет сигнал второй гармоники частоты возбуждения, появляющийся в некотором пороговом постоянном магнитном поле, а необходимый дня параметрического усиления сдвиг фаз получается при расстройке сигнала частоты возбуждения относительно собственной частоты выходного колебательного контура.

Проведенные исследования подтвердили правильность данного предположения. Так, подобный автопараметрический резонанс удалось получить при других кратных соотношениях частоты возбуждения и собственной частоты колебательного ЬС-кошура с аморфным ферромагнитным сердечником. Причем, при увеличении кратности, наблюдается увеличение порога возбуждения автопараметрического усиления. При наличии двух колебательных ЬС-контуров реализуется так называемая даухконтурная схема параметрического усиления. При параметрическом резонансе в двухконтурной схеме обычно соблюдается условие равенства суммы собственных частот колебательных контуров частоте накачки. При этом фаза сигналов в контурах устанавливается автоматически. В данном случае, при автопараметрическом резонансе, в двухконтурной схеме частоты строго заданы, но перераспределение энергии между контурами по-прежнему имеет место.

Рис. 12. Скачок амплитуды переменного напряжения на ЬС-контуре с аморфным ферромагнитным сердечником при превышении верхнего порога параметрического усиления. Стрелками показано направление изменения амплитуды ВЧ-напряжения при изменении магнитного поля.

При превышении величины критического усиления, как это, и должно быть в сильно нелинейной системе, автопараметрический резонанс переходит в скачок магнитной восприимчивости или скачок импеданса колебательного контура (Рис. 12), что проявляется в виде скачка амплитуды переменного напряжения на колебательном контуре с аморфным ферромагнитным сердечником. Амплитуда напряжения на контуре при этом может измениться в 2-5 раз. При этом скачке напряжения наблюдается гистерезис, тем больший, чем выше амплитуда возбуждения колебательного контура. Многократное сканирование магнитным полем показывает, что скачок в прямом и обратном направлениях магнитного поля достаточно хорошо повторяется, что позволяет применить это явление во время-импульсных датчиках магнитного поля и в магнитных пороговых устройствах.

Причиной модуляции продольной намагниченности с частотой четных гармоник частоты возбуждения в лентах аморфных ферромагнитных сплавов с компенсированной продольной магнитострикцией является магнитоупругое взаимодействие, причем в аморфном сердечнике, при его локальном возбуждении могут бьггь созданы условия (амплитуда магнитного поля возбуждения должна быть выше пороговой и определенная величина постоянного магнитного поля смещения), когда почти вся энергия возбуждения параметрически переходит в одну из мод колебаний намагниченности (в нашем случае - во вторую гармонику частоты возбуждения). Вариация намагниченности на частоте второй гармоники частоты возбуждения вызывает модуляцию индуктивности колебательного ЬС-контура с аморфным ферромагнитным сердечником, что является основной причиной параметрического усиления амплитуды сигнала частоты возбуждения в этом колебательном ЬС- контуре. Магнитострикция является четным по отношению к магнитному полю эффектом и ее возбуждение локальным переменным магнитным полем в результате сильного магнитоупругого взаимодействия вызывает вариацию продольной составляющей намагниченности с удвоенной частотой возбуждения.

При гармоническом возбуждении ленты аморфного ферромагнетика локальным или неоднородным переменным магнитным полем в выходном спектре помимо основной частоты присутствуют четные гармоники. Амплитуды наблюдаемых гармоник при возбуждении неоднородным магнитным полем частотой 20 кГц (при амплитуде пере-

менного тока до 20 мА) в постоянном магнитном поле — 0.1 3 ленты из аморфного сплава 82КЗХСР длиной 50 мм, шириной 0.8 мм и толщиной 0.02 мм: и(0=1.15 мВ; и(20=22.6 мВ; и(40=3.7 мВ; и(60=1.6 мВ. Нелинейность здесь проявляется не только через нелинейность кривой намагничивания, но в большей степени из-за возникновения добавочного, также нелинейного канала передачи магнитной энергии посредством магнитоупругого взаимодействия.

Прямые измерения, заключающиеся в регистрации упругих колебаний с помощью присоединенного к аморфной ферромагнитной ленте пьезодатчика, показали, что такие упругие колебания действительно возникают. Так, при возбуждении переменным локальным магнитным полем ленты аморфного ферромагнитного сплава с наведенной продольной магнитной анизотропией с помощью короткой катушки (длиной 1 мм и средним диаметром 3 мм) в постоянном магнитном поле около 0.1 Э на пьезодатчике были зафиксированы следующие амплитуды гармоник: и(20=15 мВ; 11(40=8.5 мВ; и(61)=5мВ; и(8Г)=3.5 мВ; и( 100=2 мВ, при этом измерение проводилось на постоянной частоте 280 кГц (резонансная частота пьезопреобразователя), а перестраивалась частота переменного магнитного поля возбуждения. Амплитуда первой гармоники проявлялась слабо. Из этого следует, что в такой аморфной ленте возникает не продольная магнитострикция, а поперечная или сдвиговая. В неотожженной ленте этого аморфного сплава амплитуда напряжения гармоник частоты возбуждения была значительно меньше. Таким образом, в лентах аморфных и ферромагнитных сплавов с компенсированной магнитострикцией, при возбуждении участка ленты локальным или неоднородным переменным магнитным полем, можно возбуждать упругие колебания, частота которых кратна четным гармоникам частоты магнитного поля возбуждения.

Схемотехническое решение магнитомодуляционных датчиков магнитного поля с применением автопараметрического резонанса может быть различным в зависимости от поставленных приоритетов (максимальная простота, минимальная потребляемая мощность, максимальный диапазон частот измеряемого магнитного поля, максимальная чувствительность и т. д.). Наиболее простая схема (на сердечнике всего 2 катушки) получается в ферроимпедансном датчике. Катушка ЬС-контура одновременно является приемной и возбуждающей. Под действием внешнего магнитного поля импеданс ЬС-контура с ферро-

магнитным сердечником изменяется, что приводит к изменению высокочастотного напряжения на контуре. При определенном соотношении амплитуды и частоты высокочастотного напряжения и собственной частоты колебательного ЬС-контура изменение внешнего магнитного поля приводит к резонансному изменению напряжения на выходном колебательном ЬС-контуре. Рабочая точка выбирается на падающем участке резонансной зависимости в области максимальной крутизны, но на участке с амплитудой высокой частоты несколько меньшей, чем начальная (без внешнего магнитного поля смещения) амплитуда ио. В этом случае рабочая точка однозначно соответствует магнитному полю смещения и поддерживается с помощью системы отрицательной обратной связи, включающей в себя электронный регулятор и катушку обратной связи. Информация об измеряемом магнитном поле заключена в изменении амплитуды напряжения на контуре относительно амплитуды напряжения в рабочей точке. Рабочая точка устанавливается с помощью источника опорного напряжения, а система обратной связи по магнитному полю, включающая в себя электронный регулятор и катушку обратной связи, поддерживает выбранную рабочую точку и соответствующее ей магнитное поле внутри катушки обратной связи. При использовании генератора возбуждения с малым уровнем шума боковых полос и при применении малошумящих элементов в усилителе, электронном регуляторе и источнике опорного напряжения магнитомодуляционный датчик с автопараметрическим усилением имеет уровень собственных шумов 1.5 - 2.5 пТлхГц-1'2 на частоте измеряемого магнитного поля до 10 Гц. Параметрическое усиление позволяет получить высокую чувствительность, а так как возбуждение ферромагнетика осуществляется без существенного воздействия на ферромагнитный сердечник, такой преобразователь имеет экстремально низкий собственный шум, определяемый, главным образом, тепловыми шумами приемной катушки и тепловыми флюкту-ациями намагниченности аморфного ферромагнитного сердечника. Оценки показывают возможность достижения порога чувствительности на уровне ~ Ю-13 ТлхГц 'Л

На основе зависимости амплитуды напряжения второй гармоники частоты возбуждения от внешнего магнитного поля при возбуждении аморфной ферромагнитной ленты локальным неоднородным переменным магнитным полем могут быть созданы преобразователи магнитно-

го поля с выходом по второй гармонике, принципиальная электрическая схема которых аналогична схеме феррозонда, работающего на второй гармонике. При этом активное преобразование осуществляется на небольшом центральном участке аморфной ферромагнитной ленты, а ее края выполняют роль концентраторов магнитного поля.

В пятой главе показаны основные области применения датчиков магнитного поля и датчиков механических величин на основе магнито-упругих эффектов, проявляющихся в аморфных ферромагнитных сплавах. Описаны несколько типов датчиков магнитного поля, применяемых в геофизике и измерительной технике. Рассмотрены вопросы применения магнитоупругих датчиков и датчиков слабого переменного магнитного поля на основе автопараметрического резонанса в колебательном контуре с аморфным ферромагнитным сердечником в биологии, медицине, в технике низкочастотной радиосвязи и в вычислительной технике.

Здесь же рассматрена возможность применения магнитоупругих датчиков механических величин на основе магнитострикции (механо-стрикции), К недостаткам магнитоупругих датчиков механических величин следует отнести влияние на выходной сигнал внешнего магнитного поля. Отмечено, что самым существенным недостатком датчиков этого типа является влияние внутренних остаточных магнитных полей, обусловленных неоднородностью коэрцитивной силы ферромагнетика по сечению аморфного сердечника. Воздействие на магнитоупругий датчик достаточно сильного неоднородного магнитного поля приводит к появлению непредсказуемого сдвига амплитуды выходного напряжения в выходном сигнале датчика. Рассмотрены также датчики механических величин на основе механоимпедансного эффекта в проводниках из аморфных ферромагнитных сплавов.

Основные результаты В результате исследований, проведенных автором данной работы, установлено:

а) наличие сильного магнитоупругого взаимодействия при упругом возбуждении аморфных ферромагнитных сплавов с компенсированной магнитострикцией и поперечной магнитной анизотропией;

б) при прохождении переменного электрического тока через аморфный ферромагнитный проводник зависимость импеданса аморфного проводника от величины внешнего магнитного поля (магнитоим-

педансный эффект) на начальной участке существенным образом зависит от внутренних механических напряжений в аморфном ферромагнитном проводнике;

в) в магнитоимпедансном эффекте время релаксации магнитной системы проводника из аморфного ферромагнитного сплава значительно превосходит таковое в кристаллическом ферромагнитном проводнике, что объясняет проявление магнитоимпедансного эффекта в аморфных ферромагнитных сплавах на относительно низких частотах переменного электрического тока, проходящего через этот проводник;

г) существует сильная зависимость импеданса проводника из аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава от приложенного к нему механического напряжения при прохождении через этот проводник переменного электрического тока (механоимпе-дансный эффект);

д) в лентах аморфных ферромагнитных сплавов с любым направлением магнитной анизотропии механическое напряжение оказывает более сильное влияние на величину максимального изменения импеданса проводника, чем это может вызвать внешнее магнитное поле;

е) в аморфных ферромагнитных сплавах с компенсированной магнитострикцией при их возбуждении локальным переменным магнитным полем возникает сильное магнитоупругое взаимодействие, что проявляется в виде генерации в лентах аморфных ферромагнитных сплавов упругих волн с частотой, соответствующей частоте четных гармоник частоты возбуждения;

ж) в колебательном контуре с сердечником из ленты аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава при определенном соотношении частоты возбуждения, ее амплитуды и величины внешнего постоянного магнитного поля наблюдается автопараметрический резонанс амплитуды переменного напряжения.

На основании пунктов б) - д) сделан вывод, что магнито-импедансный эффект в аморфных ферромагнитных сплавах является следствием эффективного магнитоупругого взаимодействия в этих магнитных материалах.

Проведенные автором исследования позволили:

- впервые применить магнитоупругое взаимодействие в аморфном ферромагнитном сплаве с компенсированной магнитострикцией для создания датчиков и преобразователей слабого магнитного поля;

- установить основную физическую причину магнитоимпедансного эффекта в аморфных ферромагнитных сплавах;

- впервые показать возможность создания разнообразных механических датчиков силы, смещения, давления, кручения, упругих колебаний и т.п. на основе механоимпедансного эффекта в аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавах;

- установить причину автопараметрического резонанса в колебательном контуре с аморфным или нанокристаллическим ферромагнитным сердечником;

- впервые предложить метод измерения слабых магнитных полей, основанный на зависимости амплитуды сигнала второй гармоники частоты возбуждения от величины постоянного магнитного поля при воздействии локальным переменным магнитным полем на сердечник из аморфного сплава с компенсированной магнитострикцией;

- предложить новые методы измерения слабых переменных магнитных полей, основанные на явлении автопараметрического усиления электрического сигнала в колебательном контуре с сердечником из аморфного или нанокристаллического ферромагнитного сплава.

На основании данной работы можно сделать вывод, что практически все явления и эффекты, наблюдаемые в аморфных ферромагнитных сплавах и отличающие эти магнитные материалы от кристаллических, связаны с их исключительными магнитоупругими свойствами. Дополнительным преимуществом при применении аморфных ферромагнитных сплавов в датчиках магнитного поля и в датчиках механических величин является малая величина константы анизотропии, что делает датчики на основе аморфных ферромагнетиков более чувствительными к внешним магнитным и механическим воздействиям.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сокол-Кутыловский ОЛ. Методы измерения индукции магнитного поля, основанные на магнитоупругом взаимодействии в аморфных сплавах. Свердловск, 1987. Рук. деп.в ВИНИТИ №8504-В87,19 с.

2.Тельминов М.М., Сокол-Кутыловский О Л., Уткин В.И. Магнитометр. - Авторское свидетельство СССР №1393100, 1988, СКНИ. 33/02.

3. Сокол-Кутыловский ОЛ., Звездин М.К. Магнитоупругое взаимодействие в аморфных сплавах с компенсированной магнитострик-

цией. Тезисы докладов: Всесоюзный симпозиум "Физика аморфных магнетиков", Красноярск, 2-6 июля 1989 г., с. 105.

4. Сокол-Кутыловский О Л., Звездин М.К. Параметрическое усиление сигнала преобразователя магнитной индукции на основе магнито-упругого взаимодействия в аморфном ферромагнетике. - Дефектоскопия, 1989, №12, с. 64-67.

5. Сокол-Кутыловский ОЛ. Датчики магнитного поля на основе магнитоупругого взаимодействия в аморфных ферромагнетиках. -VII Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры", (Тезисы докладов), ч.2,Л., 1989, с. 232-233.

6. Сокол-Кутыловский ОЛ., Тельминов М.М. Устройство для измерения магнитного поля. - A.c. СССР N1213446, 1985, G01R 33/02.

7. Уткин В.И., Тумбасов Е.Г., Сокол-Кутыловский ОЛ. Скважин-ный профилемер. - A.c. СССР №1288290, 1986.

8. Сокол-Кутыловский ОЛ., Звездин М.К. Исследование температурной стабильности коэффициента магнитомеханической связи аморфных сплавов. -IV Всесоюзный семинар по аморфному магнетизму. Владивосток, 10-13 Октября 1986 г. Красноярск, 1986, с.159.

9. Тельминов М.М., Сокол-Кутыловский О Л., Уткин В.И. Магнитометр. A.c. СССР № 1393100, G01R33/02, 1988.

10. Сокол-Кутыловский ОЛ. Способ измерения магнитного поля. -VII Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры", (Тезисы докладов), ч.2,Л., 1989,230-231.

П. Сокол-Кутыловский О Л., Звездин М.К. Градиентометр. VII Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры", (Тезисы докладов), ч.1,Л„ 1989, с. 65.

12. Сокол-Кутыловский ОЛ. Преобразователь магнитной индукции. - Дефектоскопия, 1989, №2, с. 92-93.

13. Сокол-Кутыловский О Л. Трехкомпонентный преобразователь магнитной индукции. - Дефектоскопия, 1989, № 4, с. 83-85.

14. Звездин М.К., Сокол-Кутыловский О Л. Магнитоупругое взаимодействие в аморфных ферромагнетиках с компенсированной магни-тострикцией. -В сб."Физич. и математич. моделирование процессов горного производства", 1990. Деп.в ВИНИТИ №2612-6.90, с. 100-111.

15. Сокол-Кутыловский О Л. Способ измерения индукции магнитного поля. - Авторское свидетельство СССР N 1613883, 1990.

16. Сокол-Кутыловский OJI. Магнитоизмерительные преобразователи на основе магнитоупругого взаимодействия в аморфных ферромагнетиках. - Измерительная техника, 1991, № 1, с. 35-37.

17. Тельминов М.М., Сокол-Кутыловский О Л. Высокочувствительный преобразователь индукции магнитного поля. - Геофизическая аппаратура, 1991, №95, с. 130-136.

18. Звездин М.К., Сокол-Кутыловский O.JI. Магнитоупругое взаимодействие в аморфных магнетиках. - Физика металлов и металловедение, 1993,76, вып. 6, с. 32-37.

19. Сокол-Кутыловский О J1., Звездин М.К. Термомагнитная обработка аморфных магнетиков, используемых в сенсорных устройствах. -В сб. "Физич. и математич. моделирование процессов горного производства" Свердловск, 1990. Деп. в ВИНИТИ № 2612-6.90, с. 112-120.

20. Nikitin P.I., Grigorenko A.N., Sokol-Kutylovskij O.L., Zvezdin A.K., Zvezdin M.K. Magnetic-field sensors for non-disturbing and wideband measurements. - Eurosensors-91, Roma, 20 Sept.- 3 Oct. 1991, p. 15.

21. Nikitin P.I., Grigorenko A.N., Sokol-Kutylovskij O.L., Zvezdin A.K. and Zvezdin M.K. Magnetic-field sensors for non-disturbing and wide-band measurements, Sensors and Actuators, A32 (1992) 671 -677.

22. Тельминов M.M., Сокол-Кутыловский ОЛ. Датчик магнитного поля. - Авторское свидетельство СССР N1749876, 1992.

23. Nikitin P.I., Sokol-Kutylovskij O.L., Zvezdin М.К. Ferroimpe-dance sensors for small magnetic field measurements, Abstracts of Eurosensors VII, 26-29 Sept. 1993, Budapest, p. 197.

24. Zvezdin M.K., Sokol-Kutilovsky O.L. Magnetoelastic interaction in amorphous magnetics. - Internation Conference on Magnetism 1994, (ICM'94), 22-26 Aug. 1994, Warsaw (Poland). Abstracts, p.218.

25. Сокол-Кутыловский OJI. Резонансные явления в аморфных ферромагнетиках в слабом магнитном поле. - Физика металлов и металловедение, 1994, т. 78, №4, с. 52-57.

26. Звездин М.К., Сокол-Кутыловский ОЛ. Ферроимпедансный преобразователь магнитной индукции. -Дефектоскопия, 1994, №1,43-49.

27. Sokol-Kutylovskij O.L. A magnetoelastic magnetic field sensor using metallic glass ribbon with compensated magnetostriction, Second

International Conference on Development Directions of the Radio Communication System and Means, Voronezh, May 1995, pp. 237-239.

28. Sokol-Kutylovskij O.L. and Zvezdin M.K. Low-frequency borehole three-axis magnetometer based on amorphous alloy. - Soft Magnetic Materials Conference (SMM-12), 12-14 Sept. 1995, Cracow. Abstr.,p.88.

29. Sokol-Kutylovskij O.L. and M.KZvezdin M.K. Magnetoelastic stress sensor based on amorphous alloy with indirect load. - Soft Magnetic Materials Conference (SMM-12), 12-14 Sept. 1995, Cracow. Abstr., p.88.

30. Sokol-Kutylovskij O.L. Increase of sensitivity of the ferromo-dulating magnetic field sensors with amorphous core. - 2 Int.Conf. on Development Directions of the Radio Communication System and Means. Voronezh, May 1995, Abstracts, p.240-241.

31. Sokol-Kutylovskij O.L. A magnetoelastic magnetic field sensor using metallic glass ribbon with compensated magnetostriction. - INTER-MAG-95,18-21 April 1995, San Antonio (Texas USA). Abstr., AS-13.

32. Сокол-Кутыловский ОЛ. Преобразователи магнитных и механических величин на основе аморфных ферромагнитных сплавов. -В сборнике "Измерительные преобразователи и информационные технологии", Выпуск 1, Уфа, 1996, стр. 46-49.

33. Sokol-Kutylovskij O.L. Resonance magnetic field sensors on the base of amorphous alloys. 1 -st European Magnetic Sensors and Actuators conference (EMSA'96), 22-24 July 1996, Iasi (Romania). Abstracts, A1 -33.

34. Sokol-Kutylovskij O.L. Magnetic field sensors on the base of amorphous alloys for high-sensitivity low-frequency measurements. - The 10-th European Conf. on Solid-State Transducers (Eurosensors-X), Leuven (Belgium), 8-11 Sept. 1996, Abstracts, P4.2-172.

35. Сокол-Кутыловский ОЛ. Особенности резонанса магнитной восприимчивости в лентах аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавов. ИГ УрО РАН Екатеринбург, 1996.-13с., ил.4, Библиогр. 7 назв. -Деп. в ВИНИТИ 30.10.96 №3162-В96.

36. Сокол-Кутыловский ОЛ. Разработка датчиков скважинного трехосного магнитометра-инклинометра. ИГ УрО РАН, Екатеринбург, 1996. - 12с., ил. 6, Библ. 6 назв. -Деп. в ВИНИТИ 09.12.96 № 3558-В96.

37. Сокол-Кутыловский ОЛ. Магнитные и механические датчики на основе магнитоимпедансного эффекта в аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавах. -Деп. в ВИНИТИ 12.02.97 № 447-В97.

38. SokoJ-Kutyiovskij O.L. Mechanical sensors based on mechano-impedance effect in ferromagnetic alloys. - Eurosensors-XI, Warsaw, 21-24 Sept. 1997, Ref. № 168.

39. Сокол-Кутьшовский О Л. Активная магнитная антенна. Сборник трудов 3-й Международной конференции по развитию направлений и методов радиосвязи (ICARMS'97). Воронеж, 1997г., с 29-34.

40. Sokol-Kutylovskij O.L. Magnetic field sensors on the base of amorphous alloys for high-sensitivity low-frequency measurements. -Sensors and Actuators : A. Physical, Vol. 62/1-3, (July 1997), pp. 496-500.

41. Сокол-Кутьшовский OJI. Магнитоимпедансный эффект в аморфных и нанокристаллических ферромагнитных сплавах. -Физика металлов и металловедение, 1997, т.84, вып.З

42.Sokol-Kutylovskij O.L. Mechano-impedance effect in amorphous ferromagnetic alloys. - Soft Magnetic Materials Conference (SMM-13), Grenoble - France, 24-26 September 1997, Fam/4C-22.

43. Жаков C.B., Потапов А.П., Сокол-Кутыловский ОЛ. Влияние магнитоупругого взаимодействия на магнитоимпедансный эффект в ферромагнитных сплавах. - Физика металлов и металловедение (в печати).

Подписано к печати 5.11.97 г. Печ. лист 2,5. Тираж 70. Заказ У 187

Лаборатория множительной техники УГГГА г. Екатеринбург, ул.Куйбышева, 30