Исследование частотной зависимости магнитной проницаемости ферромагнитных изделий

• Автор: Дударев, Михаил Степанович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 27 с. : ил; 20х14 см

Общая характеристика работы.

Актуальность. Расширяющиеся возможности экспериментальной проверки фундаментальных представлений физики магнитных явлений и средств и методов вычислительной математики стимулируют возрастающий интерес к поведению магнитной проницаемости ферромагнетиков в переменных электромагнитных полях. Магнитная проницаемость фигурирует в уравнениях Максвелла, если решается задача электродинамики для магнитных образцов. С общефизической точки зрения известно [1], что магнитная проницаемость обладает пространственно-временной дисперсией.
В тех случаях, когда пространственной дисперсией можно пренебречь, магнитная проницаемость обладает временной дисперсией (зависит от частоты) и носит комплексный характер.
На довольно раннюю зависимость д от частоты указывается ив монографии [2]. Однако историческй сложилось так, что в первую очередь рассматривались высокие частоты (МГц). Благодаря фундаментальным работам Аркадьева В.К. [3] с помощью введения магнитной вязкости удалось объяснить качественно и полуколичественно широкий круг экспериментов на тонких (4*6 мм) проволоках в однородном магнитном поле. Дальнейшее подтверждение предсказания Аркадьева В.К. о взаимном влиянии токов Фуко и магнитной вязкости получили в широком круге работ, например [4-9].
Тем не менее, ряд экеперй^ентф [10] обнаружил и комплексный характер магнитной проницаемости, и её частотную зависимость уже при частотах 10* 10*47ц. Тем вамым возникла необходимость построения изначального, чисто описательного, подхода к истолкованию экспериментальных данных, основанного на частотной зависимости магнитной проницаемости, и её комплексного характера. Именно экспериментально обнаруженная низкочастотная зависимость дф и определила актуальность данной работы.

Цель и задачи исследований:

- разработать методику для определения составляющих комплексной магнитной проницаемости д ферромагнитных изделий;
- описать частотную зависимость д образцов различной формы, размеров, изготовленных из разных материалов;
- исследовать возможность использования частотной зависимости д для целей неразрушающего контроля.

Решение поставленных задач потребовало созддаия методики, включающей экспериментальные установки и разработку математического и программного обеспечения. В качестве образцов были взяты различные стали в форме прутков, пластин и полых цилиндров; в ряде случаев - кобальт и никель.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
- предложен оригинальный метод вычислений ряда спец.функций, встречающихся в задачах электродинамики, с контролируемой погрешностью;
- разработана методика определения компонент комплексной магнитной проницаемости как функций частоты;
- впервые исследована низкочастотная зависимость Цэфф=р(1+)к) для различных ферромагнитных образцов;
- показана принципиальная возможность дифференцирования ферромагнитных материалов с использованием частотной зависимости ц.
Основные положения диссертации, выносимые автором на
защиту: '
- оригинальный метод вычисления ряда спец. функций, встречающихся в задачах электродинамики;
- метод решения частной обратной задачи электродинамики -восстановления зависимости у(1) при низких (10-г- Ю4) Гц частотах по заданному импедансу;
- зависимость магнитной проницаемости образца как от его формы, так и от конкретного химического состава изделия (типа стали);
- принципиальная возможность дифференциации образцов одинаковой формы, различающихся по химсоставу (стали разных марок).
Структура диссертации.
Диссертация в форме научного доклада состоит из шесть: глав и заключения. В первой главе излагаются математические основы предлагаемой методики определения частотной зависимости магнитной проницаемости. Во второй главе определяется частотная зависимость магнитной проницаемости ц цилиндра в продольном однородном переменном поле; в третьей главе - в неоднородном переменном поле. В четвертой главе эта задача решается для накладного преобразователя над проводящим магнитным полупространством, а в пятой главе - няд магнитной пластикой. В шестой главе рассчитывается р. для полого цилиндра (трубы) в неоднородном поле.