A system for simultaneous measurement of hysteresis loops and barkhausen noise in amorphous ferromagnetic ribbons

• Autorzy: Bolek Karol , Urbański Michał K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.12.53

Warianty tytułu

PL

Układ do jednoczesnego pomiaru peętli histerezy oraz szumów Barkhausena cienkich taśm amorficznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents a measurement system built from the ground up, allowing for the simultaneous observation of hysteresis loops and Barkhausen noise in amorphous ferromagnetic ribbons. The system consists of a solenoid that generates a uniform magnetic field and two oppositely coupled coils: a sample coil containing the magnetic material and a compensating coil. Hysteresis measurement is performed by measuring the voltage induced on the coils, which is then amplified and integrated. A hysteresis graph is a representation of calibrated magnetization values as a function of the magnetizing field.

PL

Wniniejszej pracy przedstawiono zbudowany od podstaw układ pomiarowy pozwalający na jednoczesny pomiar pętli histerezy cienkich taśm amorficznych oraz ich szumów Barkhausena. Układ składa się z solenoidu, który jest źródłem jednorodnego pola magnetycznego oraz dwóch cewek: pomiarowej z materiałem magnetycznym oraz kompensacyjnej połączonych przeciwsobnie. Pomiar histerezy odbywa się poprzez wzmocnienie i analogowe całkowanie sygnału napięciowego pochodzącego od strumienia magnetycznego próbki w funkcji natężenia pola magnesującego. Jednocześnie wykonywany jest pomiar szumów Barkhausena polegający na wzmocnieniu i odfiltrowaniu sygnału o częstotliwości pola magnesującego, pochodzącego wyłącznie z cewki pomiarowej.

Słowa kluczowe

EN

magnetic hysteresis; barkhausen noise; amorphous ribbon; measurement system

PL

histereza magnetyczna; szum Barkhausena; taśma amorficzna; układ pomiarowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 12
• Strony: 241--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Bolek Karol

• Faculty of Physics, Warsaw University of Technology, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland

autor

Urbański Michał K.

• Faculty of Physics, Warsaw University of Technology, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] G. Durin and S. Zapperi, “Chapter 3 - The Barkhausen Effect,” in The Science of Hysteresis (G. Bertotti and I. D. Mayergoyz, eds.), pp. 181–267, Oxford: Academic Press, 2006.
• [2] F. Bohn, M. A. Corrêa, M. Carara, S. Papanikolaou, G. Durin, and R. L. Sommer, “Statistical properties of Barkhausen noise in amorphous ferromagnetic films,” Physical Review E, vol. 90, p. 032821, Sept. 2014.
• [3] G. Z. Dos Santos Lima, M. A. Corrêa, R. L. Sommer, and F. Bohn, “Multifractality in domain wall dynamics of a ferromagnetic film,” Physical Review E, vol. 86, p. 066117, Dec. 2012.
• [4] D. Mascareñas, M. Lockhart, and T. Lienert, “Barkhausen noise as an intrinsic fingerprint for ferromagnetic components,” Smart Materials and Structures, vol. 28, p. 015014, Jan. 2019.
• [5] M. Neslušan, F. Bahleda, P. Minárik, K. Zgútová, and M. Jambor, “Non-destructive monitoring of corrosion extent in steel rope wires via Barkhausen noise emission,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 484, pp. 179–187, Aug. 2019.
• [6] T. Garstka, “An attempt of characterization of stress state in high carbon C68D steel wire rod by Barkhausen noise method,” PRZEGLA˛D ELEKTROTECHNICZNY, vol. 1, pp. 22–25, Apr. 2015.
• [7] D. C. Jiles andW. Kiarie, “An Integrated Model of Magnetic Hysteresis, the Magnetomechanical Effect, and the Barkhausen Effect,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 57, pp. 1–11, Feb. 2021.
• [8] M. M. Sawalem and M. M. Blaow, “Evaluation of Residual Stresses in Grinding by Magnetic Barkhausen Noise,” vol. 2, no. 2, 2016.
• [9] N. J. Weigman, “Barkhausen effect in magnetic thin films: Experimental noise spectra,” Applied Physics, vol. 12, pp. 157– 161, Feb. 1977.
• [10] K. Bolek and M. K. Urba´ nski, “Influence of Measuring System Noise on the Fractal Dimension of the Chaotic Signal Attractor,” PRZEGLA˛D ELEKTROTECHNICZNY, vol. 1, pp. 70–73, Dec. 2022.
• [11] K. Bolek and M. K. Urba´ nski, “Effect of the Preamplifier Stage on the Acquisition of Low-Amplitude Nonlinear Dynamics Signals,” PRZEGLA˛D ELEKTROTECHNICZNY, vol. 99, no. 10, pp. 200–203, 2023.
• [12] P. Plewka, J. J. ˙ Zebrowski, and M. Urba´ nski, “Determinism and correlation dimension of Barkhausen noise,” Physical Review E, vol. 57, pp. 6422–6431, June 1998.
• [13] E. E. Callaghan and S. H. Maslen, “The magnetic field of a finite solenoid,” NASA Technical Reports, Oct. 1960.
• [14] A. P. Golovitskii and A. V. Pelli, “Calculations of the parameters of the single-layer solenoidal inductor of finite length surrounded by a lossy dielectric medium,” Journal of Communications Technology and Electronics, vol. 62, pp. 838–848, Aug. 2017.
• [15] S. Tumanski, “Modern magnetic field sensors – a review,” PRZEGLA˛D ELEKTROTECHNICZNY, vol. 89, no. 10, pp. 1– 12, 2013.
• [16] S. Santa-aho, A. Laitinen, A. Sorsa, and M. Vippola, “Barkhausen Noise Probes and Modelling: A Review,” Journal of Nondestructive Evaluation, vol. 38, p. 94, Dec. 2019.
• [17] O. Ortega-Labra, P. Martínez-Ortiz, T. L. Manh, E. Velazquez- Lozada, and J. Perez-Benitez, “What does a Barkhausen surface coil actually measure ?,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 563, p. 169938, Dec. 2022.
• [18] M. Neslušan, K. Zgútová, M. Pito ˇnák, and D. Kajánek, “Influence of Magnetizing Conditions on Barkhausen Noise in Fe Soft Magnetic Materials after Thermo-Mechanical Treatment,” Materials, vol. 15, p. 7239, Oct. 2022.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).