Применение соотношений взаимности в пассивной диагностике

• Автор: Перченко, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
1 Пассивная магнитная диагностика
1.1 Магнитные методы микроструктурного анализа
1.2 Прямая задача магнитостатики
1.3 Обратная задача магнитостатики
1.4. Решение обратных задач методом распознавания образов
1.5 Основные результаты и выводы
2 Соотношения взаимности и эффект Холла
2.1 Соотношения взаимности для линейных и нелинейных систем
2.2 Гальваномагнитные эффекты
2.3 Основные характеристики преобразователей Холла
2.4 Применение линейных соотношений взаимности в магнитных измерениях
2.5 Прецизионное измерение предельно малых напряжений
2.6 Постановка задачи и выбор методов и средств исследования
3 Исследование гальваномагнитных процессов методом взаимности
3.1 Соотношения взаимности для нелинейного преобразователя Холла
3.2 Соотношения взаимности для нелинейной плазмоподобной среды в самосогласованном приближении
3.3 Соотношения взаимности для нелинейного магнитоактивного элемента
3.4 Метод динамической компенсации в прецизионных измерениях
3.5 Аппаратно-программный комплекс для исследования гальваномагнитных преобразователей
3.6 Экспериментальная проверка нелинейных соотношений взаимности..
3.7 Основные результаты и выводы
4 Анализ намагниченности
4.1 Параметризация обратной магнитостатической задачи

4.2 Магнитный томограф
4.3 Анализ намагниченности стальных канатов
4.4 Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А. Цифровой нановольтметр
Приложение Б. Измеритель вольтамперных характеристик
Приложение В. Формирователь поля и температуры
Приложение Г. Интерфейсная программа НаИМеазигег
Приложение Д. Магнитный томограф

Введение
Разработка научных основ пассивной диагностики, основанной на современных методах решения обратных задач, является одной из актуальных задач современной радиофизики. Актуальность этой темы заключается в том, что на территории России находится 50 тыс. опасных и почти 5 тыс. особо опасных объектов, включая водохранилища, мосты, электростанции, предприятия [1]. Мировой опыт свидетельствует, что надлежащий уровень безопасности может быть обеспечен только непрерывным мониторингом технического состояния критических объектов
[2], который может быть осуществлен методами магнитной пассивной диагностики.
Основной проблемой в достижении необходимых метрологических характеристик метода магнитной диагностики является необходимость одновременного измерения с высокой точностью магнитного ПОЛЯ в нескольких близко расположенных точках и обработки в режиме реального времени большого потока данных при сканировании по поверхности объекта диагностики с последующим решением обратной задачи [3]. Учет нелинейных процессов и соотношений взаимности при разработке новых, или при применении готовых первичных преобразователей магнитного поля позволяет улучшить их метрологические характеристики.
Цель диссертационной работы: Разработка научных основ пассивной магнитной дистанционной диагностики техносферы (цилиндрических объектов), основанных на современных методах решения обратных задач, изучение нелинейных гальваномагнитных процессов в плазмоподобных средах, создание систем дистанционного мониторинга магнитосферы.
Решаемые задачи
1. Анализ соотношений взаимности для нелинейных плазмоподобных сред.
2. Исследование гальваномагнитных явлений в слабых магнитных полях.

и„ мВ 11* мВ ^
120 200
100 ‘ ' '/ У
уЧ 150 /
80 /' /
60 // 100 /
40 // . У ^
// 50 /
20 // /
^ I мА I мА
О 2 4 6 8 10 и В 0 2 4 6 8 10 и В 0 05 10 15 20 и В
а] 5) ы
Рисунок 2.4 - Вольтамперные характеристики ПХ:
а) ТО-0111 (СаАэ); б) Ш-116С (1пАэ); в) HW-105A (1п8Ь)
А Т =------,
2оуй с
где / - управляющий ток, о - удельная проводимость полупроводникового материала, Ь, с - ширина и толщина образца, V - коэффициент теплоотдачи. Если температура чувствительного элемента ПХ превышает некоторую предельную величину, характеристика искривляется, а чувствительность ПХ снижается.
Кристаллические ПХ сохраняют линейность по току вплоть до номинального значения, но нелинейность быстро увеличивается по мере превышения величины допустимого тока [66]. Характеристика пленочных ПХ искривляется уже при рекомендуемых значениях управляющих токов, но, обеспечив отвод тепла непосредственно от чувствительной пленки, можно существенно улучшить линейность характеристики.
Нагрузочной характеристикой ПХ называется зависимость холловского напряжения от отбираемого с холловских электродов тока при постоянной индукции магнитного поля [66]. Пример нагрузочной характеристики германиевого ПХ приведен на рисунке 2.5.