SE436306B - Fiberoptisk magnetfeltsgivare vilken utnyttjar magnetiska bubblor - Google Patents

Description

8003659-5 kraftkälian. Utvecklingen för givare har alltså inte hållit jämna steg med den snabba utvecklingen av elektroniken i allmänhet.

Allmänt sett är teknologin med magnetiska bubblor välkänd; den utnyttjas framför allt i minnen, skärmar och liknande. Ett bra exempel på möjligheten att avkänna närvaron eller frånvaron av en magnetisk bubbla vid ett visst ställe medelst organ innefattande en optisk fiber visas i US 3 859 643. I detta fall föres polariserat ljus till en polariserad analysator- platta och till en fotodetektor. Detta system är komplext och möjliggör ej avkänning på avstånd från magnetbubbelanordningen.

Uppfinningen i Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en givaranordning som möjliggör överföring av signaler optiskt utan ett mellanliggande elektroniskt system mellan givaren och den optiska fibern, och för detta ändamål åstadkommas enligt uppfinningen en magnetooptisk givare baserad pâ tekno- login med magnetiska bubblor.

Enligt uppfinningen kännetecknas den magnetooptiska givaranordningen - för ändamålet att optiskt avkänna egenskaperna hos det yttre magnetfältet vid ett ställe på avstånd från givaren - av att den även innefattar en optisk fiber, som - anliggande mot styrbanan - är anordnad att -föra bort det modulerade ljuset från givaren, vilken sålunda länkar samman det till och från den förda ljuset.

Denna magnetooptiska givaranordning har inga rörliga element. Dess arbete är baserat på att läget av de lättrörliga magnetiska bubblorna ändrar sig, vilket betyder att givaren enligt uppfinningen är snabb. Eftersom de magnetiska bubblorna kan vrida ljusets polarisationsplan, kan bubblorna samverka direkt med överföringssystemet med optiska fibrer; mellanliggande elektroniska anpassningssystem är onödiga. Givaren kan arbeta utan krafttill- försel, eftersom de magnetiska fälten kan åstadkommas med hjälp av permanentmagneter, och därför kan givaren användas i utrymmen med explosiv atmosfär.

Figurfërteckning Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken fig l är en schematisk perspektivvy av en givare enligt uppfinningen och fig 2 är en schematisk vy uppifrån av en givare enligt uppfinningen avsedd för indikering av vinkellägen. 8003639-5 Beskrivning av föredragna utföringsformer En i fig l visad givare innefattar ett tunt plant magnetiskt ark l av ett rnagnetist material, såsom en monokristallin ortoferrit med formeln RFeO3, där R kan vara yttrium eller någon annan sällsynt jordmetall. Andra lämpliga magnetiska material är granat, hexagonal ferrit, manganvismut eller kobolt.

Organ såsom en permanentmagnet finnes för alstring av ett statiskt magnet- fält indikerat genom en pil 2; fältet är vinkelrätt mot arkets 1 yta. Detta magnetfält skall vara nog starkt för att alstra magnetiska bubblor i arket 1 och en lämplig storlek hos dessa bubblor är 25-200 um. På arkets l yta är ett tunt permalloyskikt 3 anbragt för att bilda en styrbana för de magnetiska bubblorna. Skiktet 3 kan även vara av nickel eller järn. De magnetiska bubblorna i arket l är mycket lättrörliga däri och kan förflyttas med en hastighet av upp till l 000 000 steg/sek. Den nödvändiga kraften för denna förflyttning är i storleksordningen 0,01 pikojoule. För förflyttning av de, magnetiska bubblorna finnes organ för âstadkommande av ett varierande inagnetiskt fält i arkets plan, och även detta fält kan åstadkommas med hjälp av en permanentmagnet monterad på det element vars läge skall indikeras av givaren. Detta magnetfält indikeras av en pil 4. Organ som även innefattar en permanentmagnet kan finnas för åstdkommande av ett konstant magnetfält i arkets plan, vilket fält är motsatt riktat mot magnetfältet 4 såsom indikeras av en punktstreckad pil 5, så att fältet li måste passera ett förutbestämt tröskelvärde innan det påverkar magnetbubblorna.

I fig l indikeras en ensam magnetbubbla vid 6, och den är lokaliserad vid den ena änden av en rak styrbana, som definieras av permalloyskiktet 3, under inflytande av det magnetiska fältet 4. Om detta fält avlägsnas kommer den magnetiska bubblan 6 att förflyttas till den högra änden av permalloy- styrbanan 3 under inverkan av det magnetiska fältet 5; alternativt kan denna förflyttning åstadkommas genom omkastning av det magnetiska fältet 4, om inget fält 5 är pålagt.

Det är välkänt i facket att en magnetisk bubbla har egenskapen att vrida polarisationsplanet hos ljus riktat mot den magnetiska bubblan, och denna egenskap hos den magnetiska bubblan utnyttjas i den magnetooptiska givaren enligt uppfinningen för indikering av närvaron av den magnetiska bubblan vid ett förutbestämt ställe i den av permalloyskiktet 3 definierade styrbanan. Vid den här visade utföringsformen indikeras närvaron av den magnetiska bubblan vid styrbanans vänstra ände. För detta ändamål är en optisk fiber 7 ansluten till arket l vid dess ena sida via ett polarisations- 8003639-5 filter 8 vid den vänstra änden av permalloystyrbanan 3. En ljuskälla 9 skickar ljus genom den optiska fibern 7. En optisk fiber 10 är ansluten till arket vid dess andra sida koaxiellt med den optiska fibern 7 för att sända ljus till en detektor ll. Ljus som sändes från ljuskällan 9 och föres genom den optiska fibern 7 kommer sålunda att föras till-detektorn ll genom den optiska fibern 10. Förflyttning av den magnetiska bubblan 6 till och från det i fig l visade stället kommer att ge en stark ändring av den ljusintensitet som detekteras av detektorn ll. Vid den visade utföringsformen detekteras denna ändring med hjälp av ljusöverföringen genom det magnetiska arket 1, men denna detektering kan också åstadkommas med hjälp av reflexionen av ljus från arket, som också ändras då den magnetiska bubblan 6 rör sig till och från det i fig 1 visade stället. Om den ena eller den andra' av dessa metoder skall användas beror på avståndet som den optiska signalen skall föras, kvaliteten hos den optiska fibern osv.

Den beskrivna givaren kan utan tvekan utnyttjas i ett flertal applika- tioner, exempelvis som en rotationshastighetsgivare, en lägesgivare, en tryckgivare eller en akustisk givare. Permalloystyrbanan 3_kan bilda olika mönster beroende på den önskade funktionen hos den magnetooptiska givaren.

Fig 2 visar ett mönster som kan användas för indikering av rotationshastig- het.

Såsom framgâr av fig 2 är pâ den ena ytan av arket 1 anbragta fyra böjda permalloyskikt 3a, 3b, 3c och 3d, som sträcker sig över lika delar av en cirkel och är jämnt fördelade. Även i detta fall alstras ett magnetiskt fält vinkelrätt mot arkets l plan för generering av magnetiska bubblor, varvid fyra magnetiska bubblor, 6a, Gb, 6c och 6d visas i fig 2. Då ett roterande magnetfält anbringas i arkets l plan, kommer den magnetiska bubbla som finns under permalloyskiktet att hoppa från ett permalloyskikt till ett annat.

Eftersom de magnetiska bubblorna repellerar varandra, kommer en kedje- reaktion att initieras, så att de magnetiska bubblorna kommer att gå framåt ett steg i den cirkulära banan. Denna procedur upprepas fyra gånger (eller allmänt n gånger om det finnes n permalloyskikt), då det magnetiska fältet roterar ett varv. De magnetiska bubblornas förflyttning kan detekteras genom det i fig l visade arrangemanget, som allmänt indikeras 12 i fig 2.

Den häri visade magnetooptiska givaren väntas öka mångsidigheten av elektroniska system i svåra omgivningar genom att ge en noggrann och pålitlig indikation utan att kräva någon krafttillförsel för givaren. Genom lämpligt val av optisk fiber och ljuskälla kan givaren anbringas upp till flera hundra eller tusen meter från det av givaren reglerade elektroniska systemet. 8003639-5 Singulära bubblor 6 och 6a-6d visas häri, men det är underförstått att dessa bubblor kan bestå av en grupp eller samling av flera individuella bubblor.

Claims (3)

8003639-5 PATENTKRAV

1. Magneto-optisk givaranordning för att optiskt alstra olika signaler under inverkan av ett varierande externt magnetiskt fält (4), innefattande en givare, en optisk fiber (7) för tillförsel av polariserat ljus till givaren samt en detektor (ll) för de optiska signalerna, varvid givaren består av ett tunt plant ark (1) av magnetiskt material, organ för aistring av ett inre magnetiskt fält (2) i huvudsak vinkelrätt mot arket, vilket fält alstrar magnetiska bubblor (6; 6a-d) däri, och ett mönster av tunn magnetisk film (3; Ba-d) anbragt på arkets yta och definierande en över ljusets väg gående styrbana för de magnetiska bubblorna, vilka är rörliga längs banan i beroende av det externa magnetiska fältet (4), som sålunda modulerar polarisationen hos det genom den mot styrbanan anliggande optiska fibern tillförda ljuset, kännetecknad därav, att anordningen - för ändamålet att optiskt avkänna det externa magnetiska fältets egenskaper vid ett ställe på avstånd från givaren - även innefattar en optisk fiber (10), som - anliggande mot styrbanan - är anordnad att föra bort det modulerade ljuset från givaren, vilken sålunda länkar samman det till och från den förda ljuset.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av organ för alstring av ett ytterligare, inre magnetiskt fält (5), vilket strävar att föra de magnetiska bubblorna (6; 6a-d) i styrbanan (3; 3a-d) mot ett visst läge, så att det yttre magnetiska fältet (4) måste övervinna verkan därav för att åstadkomma förändring av bubbelläget mellan de två fibrerna (7, 10).

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad därav, att det ytterligare, inre magnetiska fältet är konstant och att det yttre magnetiska fältet (4) har verkan i motsatt riktning.