Исследование оперативных методов решения обратных задач дистанционной диагностики

• Автор: Станкевич, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор методов решения обратных задач дистанционной диагностики

1.1 Обратная магнитостатическая задача

1.2 Оперативные методы оценивания параметров сигнала

1.3 Стандартные квантовые пределы частотных и фазовых измерений

1.4 Постановка задач

2 Исследование намагниченности цилиндрических ферромагнитных образцов

2.1 Магнитостатика ферромагнетика

2.2 Определение намагниченности цилиндрических объектов

2.3 Экспериментальные результаты исследования намагниченности ферромагнитных изделий
2.4 Основные результаты и выводы
3 Исследование параметрических методов анализа сигналов
3.1 Параметрические методы измерения мгновенной частоты и угла фазового сдвига между двумя квазигармоническими сигналами
3.2 Квантовый предел параметрического оценивания угла фазового сдвига в квазигармоническом приближении

3.3 Результаты экспериментального исследования методов оценивания мгновенной частоты и угла фазового сдвига между двумя квазигармоническими сигналами
3.4 Основные результаты и выводы
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А. Трехкомпонентный магнитометр
Приложение Б. Высокочастотный цифровой параметрический фазометр

Введение
Результативность и эффективность физических исследований в первую очередь связаны с точностью измерений и достоверной интерпретацией полученных данных. Постоянное повышение требований к достоверности проводимых исследований и увеличение получаемой информации в результате эксперимента вынуждают искать новые методы, как измерения физических величин, так и анализа результатов измерений.
В настоящее время большинство исследований физических систем производится с помощью радиоволновых методов, а поскольку объект исследования может находиться на значительном расстоянии, то широкое распространение получили методы дистанционной диагностики. В области теории и практики дистанционной диагностики достигнуты значительные результаты, однако остаются актуальными задачи, связанные с разработкой высокоточных методов решения многопараметрических задач, с проблемами планирования экспериментов и выбора условий их проведения, обеспечивающие минимальные или заданные погрешности измерений и достоверность интерпретации полученных данных. При планировании эксперимента следует учитывать, что точность измерений ограничена не только техническими возможностями используемых приборов, но и квантовомеханическими свойствами приборов и объектов. Это в одинаковой степени относится как к макроскопическим, так и к микроскопическим объектам, различными могут быть лишь методы измерения.
Решение задачи интерпретации подразумевает наличие аналитической или эмпирической модели описания объекта исследования с точки зрения формирования этим объектом детерминированных или случайных полей и определения фа-зо-частотных, энергетических, статистических и прочих характеристик. Однако знания этих моделей недостаточно, необходимы также дополнительные сведения о модели сигналов в области их регистрации. Эти модели являются априорной информацией, составляющей основу для решения задач оперативной дистанционной диагностики.

Первое слагаемое здесь описывает вклад нормальной компоненты намагниченности на боковой поверхности цилиндра, а второе и третье отвечают за торцевые поверхности цилиндра. Четвертое слагаемое описывает магнитное поле, создаваемое дивергенцией намагниченности в толще цилиндра. Преобразуем данное выражение, взяв четвертый интеграл по частям по продольной координате г учи-
тывая второе и третье слагаемое:
Фт (г) = 7- (г')с°8(а) + МД2')ып(а)]}
471 л

(у)бф/
п^^-г')2 + к2 + К2 — соз(у|/)
■сіг' +
1 I Я К
р(г -

о-л[(г-г')2 + к2 +р2 - 2р/7СОэ(|;)]3/

■сЬ'.
Рассчитаем нормальную компоненту поля в точке измерения. Для этого продифференцируем потенциал фт:

5(а,2)=ц0 | М2 - г')сіг' + 1к( 2')соз(а) 4- Му (г')зіп(а)]р(г - г')с1г'

где функции К(г) и Р{г) - системные функции намагниченности:
р[к - р соз(^)]г
А,п о-я- [г2 + к2 -2рксоз(у/) + р2 ’
р(г) = — } ^ ^ С05(^)]С08(^)
сірсіу/,
сіу/ .
,(2.15)
(2.16)
(2.17)
-л- [г2 + к2 - 27?/гсоз(^)+ Л2 ] ^
Для получения информации о намагниченности через формулу (2.15) можно использовать комбинации показаний нескольких измерителей. Приведем пример трех- и четырехдатчиковой схемы с равномерно расположенными измерителями магнитного поля (рис. 2.2) [69]. Это частные случаи расположения измерителей в вершинах правильных многоугольников. Если измерители, расположены в вершинах правильного многоугольника так, что их оси чувствительности направлены

к центру цилиндра, выполняется условие = 0, где п* - единичный вектор,

направленный вдоль оси чувствительности к-го измерителя, К - число измерителей. В однородном внешнем магнитном поле Ве=роНс напряжение на выходе к-то