Разработка матричных преобразователей магнитного поля применительно к неразрушающему контролю ферромагнитных изделий и сварных соединений

• Автор: Шлеенков, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 429 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1. Характерные дефекты и методы их обнаружения
1.2. Магнитное поле дефекта как источник информации для магнитной дефектометрии
1.2.1. Решение прямой задачи магнитостатики
1.2.2. Определение параметров дефектов по экспериментальным данным
1.3. Методы восстановления магнитного поля и их применение в магнитной микроскопии, томографии и диагностике
1.4. Основные методы регистрации магнитного поля
1.5. Сравнительный анализ матричных преобразователей магнитного поля
1.6. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленных на совершенствование матричных преобразователей
магнитного поля
1.6.1. Получение тонких ферромагнитных пленок и их магнитные свойства
1.6.2. Проблема совершенствования магниточувствительных элементов
для матричных преобразователей
1.7. Обзор методов автоматизации магнитного контроля
Цели и задачи
2. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДА ВОССТАНОВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К МАГНИТНОЙ
ДЕФЕКТОСКОПИИ
2.1. Оптимизация расположения датчиков на примере восстановления магнитного поля заряженной нити

2.2. Исследование расположения МЭ на примере восстановления магнитного
поля диполя
2.3. Восстановление магнитного поля дефекта
2.4. Исследование возможности определения параметров дефектов типа
нарушений сплошности ферромагнитных изделий
2.5. Определение параметров трещины по экспериментальным данным
2.6. Восстановление магнитостатических полей рассеяния в ограниченной
области
2.7. Анализ возможных принципов построения систем магнитной микроскопии, томографии и диагностики с использованием матричных преобразователей высокого разрешения
2.8. Заключение
3. МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ В ЦЕПЯХ С НЕЛИНЕЙНОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ
3.1. Переходные процессы при переключении тока в цепи с нелинейной индуктивностью
3.1.1. Линейный закон изменения сопротивления
3.1.2. Экспоненциальный закон изменения сопротивления
3.2. Переходные процессы в нелинейном колебательном контуре во внешнем магнитном поле
3.3. Экспериментальное исследование преобразователей магнитного поля на основе нестационарных электромагнитных процессов в цепях с
нелинейной индуктивностью
3.4. Анализ электрической схемы включения магниточувствительного
элемента
3.5. Заключение
4. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ФЕРРОЗОНДЫ С ПОПЕРЕЧНЫМ
ИМПУЛЬСНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
4.1. Моделирование процесса безгистерезисного перемагничивания тонкой ферромагнитной пленки поперечным импульсным полем в присутствии

постоянного поля
4.2. Анализ возможных схем включения тонкопленочных феррозондовых преобразователей
4.3. Заключение
5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ЯВЛЕНИИ АНИЗОТРОПИИ МАГНЕТОСОПРОТИВЛЕНИЯ
В ТОНКОЙ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПЛЕНКЕ
5.1. Теория магниточувствительного преобразователя с использованием модели однодоменного перемагничивания в тонкой ферромагнитной
пленке
5.2. Исследование влияния различных факторов на работу тонкопленочного
элемента
5.3. Экспериментальное исследование пленочных магниточувствительных
элементов
5.4. Заключение
6. РАЗРАБОТКА И СИНТЕЗ МАТРИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
6.1. Преобразователи на основе нестационарных процессов в цепях
с нелинейной индуктивностью
6.1.1. Конструкция многоэлементного преобразователя магнитного поля и
его технические характеристики
6.1.2. Особенности применения многоэлементных (матричных) преобразователей для измерения распределения существенно
неоднородных магнитных полей
6.1.3. Исследование алгоритмических методов нормализации передаточных характеристик МЭ матричного преобразователя
6.2. Преобразователи на основе тонкопленочных феррозондовых МЭ
с поперечным импульсным возбуждением
6.2.1. Конструкция тонкопленочного многоэлементного преобразователя

Из-за специфики гравиразведочных работ измерения чаще всего проводятся на отрезке прямой или на ограниченном участке поверхности (площадная съемка). В этом смысле имеется аналогия с матричными преобразователями.
Для этого случая задача восстановления гармонической функции является классической некорректной задачей и в гравиметрии решается, например, методом регуляризации [114, 115]. Ниже будет показано, что причиной этого является невозможность измерения компонент поля в точках, расположенных достаточно густо на замкнутом контуре. При восстановлении магнитостатического поля дефекта в воздухе эти трудности могут быть преодолены, и задача восстановления может быть сведена к решению корректной краевой задачи для заданной области.
В случае, если нормальная производная скр/бп от скалярного потенциала ср измерена по некоторому замкнутому контуру, то значение потенциала можно найти, решив соответствующую задачу Неймана
Выбрав область, для которой известна функция Грина, потенциал поля можно записать в интегральной форме [116]
где вы - функция Грина задачи Неймана. Так, например, если измерить значение
—на границе круга, то значение функции ср внутри круга можно представить формулой Дини [117]
г, у/ - полярные координаты.
Аналогичной формулой можно воспользоваться для представления решения задачи Неймана для полупространства [116]
Аф = 0;
(1.3)
(1.4)
(1.5)
где R - радиус круга; р = y(r cosi//- /?cosi//,)3 + (г sin у/ + R sin i//, f