CC BY
42
4. Васильева Т.Ю., Филатова А.И. Интеллектуальная информационная система проведения испытаний технических средств по требованиям безопасности// «Информатика: проблемы, методология, технологии»Материалы IX международной научно-методической конференции. - Воронеж, 12-13 февраля 2009, с. 170-173.
5. Информационные материалы по DOORS:
Презентации по DOORS и DWA:
http://public.dhe.ibm.com/software/dw/demos/rdoors/doors_fmal1.html?S_CMP=rnav;
http://download.boulder.ibm.com/ibmdl/pub/software/dw/demos/rtelelogicdoorsweb/1438_Telelogic_DOORS_WEBACCESS.htm
6. Демонстрационные ролики по DOORS и DWA: http://www-01.ibm.com/software/awdtools/doors/
http://www.ibm.com/developerworks/offers/lp/demos/summary/r-telelogicdoors.html?S_TACT=105AGX28&S_CMP=TWDW
http://www-01.ibm.com/software/awdtools/doors/webaccess/
7. Дополнительная информация о DOORS и DWA (англ.) может быть найдена здесь: http://www-01.ibm.com/software/awdtools/doors/ http://www-01.ibm.com/software/awdtools/doors/webaccess/
8. Васильева Т.Ю. Структурирование технологических знаний о производстве РЭА с применением метода ситуационного управления.// Диссертация, к.т.н., М.: МАИ - 2008г, ил. 230 с.
Власкин К.И.1, Прищепов С.К.2
'Младший научный сотрудник, Уфимский государственный авиационный технический университет; 2кандидат технических наук, доцент, Уфимский государственный авиационный технический университет ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОЗОНДОВЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ И3 АМОРФНЫХ СПЛАВОВ
Аннотация
Обосновано определяющее влияние свойств магнитопроводов на эксплуатационные и метрологические характеристики феррозондовых датчиков. Представлена методика определения характеристик феррозондовых магнитопроводов из аморфных сплавов, разработанная на основе графо-аналитических исследований параметров исходных магнитных материалов. Приведены аналитические зависимости и соответствующие им графические формы информационных сигналов дифференциальных феррозондов в сравнении с осциллограммами сигналов разработанных датчиков.
Ключевые слова: свойства магнитных материалов; графо-аналитический метод; аппроксимация кривой перемагничивания.
Vlaskin K.I. \ Prischepov S.K. 2
1 Junior research associate, Ufa State Aviation Technical University; 2 PhD in technical sciences, associate professor, Ufa State
University; Ufa State Aviation Technical University
SEMIGRAPHICAL METHOD OF DETERMINATION OF THE FLUXGATE AMORPHOUS ALLOYS MAGNETIC
CORES PERFORMANCE
Abstract
The influence of magnetic properties on the performance and metrological characteristics of fluxgate sensors are reasonably determined. The technique of determining the characteristics of fluxgate magnetic cores, made of amorphous alloys, is developed on the basis of graphical-analytical analysis of the magnetic properties of the starting materials. Analytical dependences and corresponding forms of differential data signals fluxgate compared with waveforms.
Keywords: Properties of Magnetic Materials; semigraphical method; magnetization curve fitting.
Феррозондовые датчики относятся к классу магнитомодуляционных преобразователей, принцип действия которых в основном определяется свойствами их магнитных систем [1,2]. Магнитопроводы (МП) феррозондов (ФЗ) подразделяются на стержневые, кольцевые, сложной формы. Вне зависимости от типа МП, основополагающими магнитными параметрами, определяющими функциональные и метрологические характеристики ФЗ являются: высокая магнитная проницаемость исходного материала цМ<105 ; малый уровень поля перемагничивания Hs<5 А/м; малый уровень коэрцитивной силы Hc<0,2 А/м; большое значение индукции насыщения Bs<0,5 Тл; высокая частота перемагничивания f<1 МГц [3]. Данным техническим требованиям в полной мере удовлетворяют сердечники, изготавливаемые в настоящее время из ферромагнитных аморфных сплавов [4].
Эксплуатационные характеристики сердечников ФЗ зависят не только от параметров исходного материала, но определяются также геометрическими размерами МП. Из многообразия размеров и форм магнитопроводов следует необходимость разработки общей методики анализа их магнитных характеристик для последующего расчета электромагнитных систем ФЗ. Основу теоретических выводов разрабатываемой авторами методики составляет графо-аналитический метод, традиционно применяемый [1,2,3] для исследования и интерпретации свойств ферромагнитных сердечников, исходя из числовых данных и форм петель гистерезиса (ПГ), полученных при симметричном двуполярном перемагничивании МП.
Так в [3] приведена совокупность формул аппроксимации петель гистерезиса и, для «узких» ПГ, кривых перемагничивания (КП), наиболее полно отражающих особенности магнитных свойств МП. На рис. 1 представлена нелинейная КП, применяемая как универсальная - отражающая общие свойства МП, согласно формуле:
B = a- arctg(pH)
2 а п 1
a = ~п ' Bs ^ = 2 Hs
где л ; S ; ±Hs - внешнее поле перемагничивания МП; Bs - индукция насыщения МП.
С применением графоаналитического метода формула (1) и Рис.1,а позволяют построить в пакете Matlab на Рис.1,в характеристику информационного сигнала дифференциального ФЗ, соответствующую осциллограмме Рис.1,б датчика, на основе МП, изготовленного по излагаемой методике.
79
Рис. 1. Экспериментальная (б) и теоретическая (в) формы дифференциальных ФЗ при нелинейной (а) аппроксимации КП.
Методика позволяет выявить несоответствия формы аппроксимационной кривой Рис.1,а числовым характеристикам аморфных сплавов, в частности: отсутствие участков насыщения АВ/АН=цд=0, где цд - дифференциальная магнитная проницаемость материала МП; сложность численного определения основополагающих для ФЗ параметров +Hs ; -Hs. Данные несоответствия приводят к некоторым отклонениям построенной на Рис.1,в графической формы информационного e сигнала от осциллограммы реального ФЗ по Рис.1,б, что является признаком различий их спектрального состава. Кроме того, нелинейность КП, с необходимостью использования fd=var - дифференциальной магнитной проницаемости, как отображения B/H по Рис.1,а, затрудняет решение задач по определению влияния формы и геометрических параметров МП на функциональные характеристики ФЗ.
На Рис.2,а представлена форма КП, полученная методом кусочно-линейной аппроксимации, определяемая аналитически как:
B = Vm • H
H < Hs
B = B
S\h > Hs
(2)
где ffM = const - магнитная проницаемость материала МП.
Данная форма КП, в отличие от нелинейной по Рис.1,а позволяет в диапазоне перемагничивания (+Hs)^(-Hs), с учетом = const, однозначно определять для МП, с заданными числовыми магнитными параметрами исходного материала fM; Hs ; BS, зависимости эксплуатационных характеристик ФЗ от типа и размеров МП. Так например, по Рис.2,а уменьшение площади сечения МП, при прочих неизменных электромагнитных параметрах ФЗ, приводит к уменьшению Bs исходного магнитного материала МП до уровня Bs . Эта тенденция однозначно интерпретируется как изменение угла fM <цМ в диапазоне перемагничивания
Рис.2. Теоретические формы эдс (б), (в) дифференциальных ФЗ при кусочно-линейной (а) аппроксимации КП; a) ±BS при f=fM; ±BS* при f=fM ; б) e= 0,8 при Н0=0,5; в) е= 1,6 при Н0=1,0.
80
Анализ [1,2,3] показал, что методики определения и формулы зависимости e=f(H0; цМ) разнообразны и не содержат прямой функциональной связи эдс ФЗ с измеряемым Н0 воздействием и параметрами juM; HS; BS материала МП.
Согласно представленной методике, обобщение зависимостей цМ от цМ исходного магнитного материала, типа и размеров МП, позволяет создать математическую модель функциональной связи информативного e параметра ФЗ с определяющими факторами:
e = K *-цM • H0 -(a • w2 • S • HS • sin not) (3)
где К =Кц К2- К3; К! <1 - коэффициент формы МП ФЗ; К2 <1 - коэффициент геометрических параметров МП; К2 <1 -коэффициент электромагнитных параметров ФЗ; К <1 - коэффициент уменьшения угла наклона цм до цм по Рис.2,а; Параметры ю, w2, n, S, HSявляются общими для методик представленных в [1,2,3].
Выводы:
1. На основе графо-аналитического метода разработана математическая модель связи эдс e , как информативного параметра феррозонда с уровнем измеряемого Н0 магнитного воздействия и базовыми характеристиками цВ ; HS; BS материала магнитопровода ФЗ.
2. Представленная методика дает возможность определения метрологических и эксплуатационных характеристик ФЗ при вариациях: формы, размеров и свойств магнитопроводов, как независимых параметров.
3. Метод кусочно-линейной аппроксимации КП МП обеспечивает достаточную степень сходимости теоретических и экспериментальных результатов анализа информативных параметров ФЗ, при значительном упрощении математической модели и графической интерпретации функциональных связей определяющих факторов.
Литература
1. Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. - М.: Наука, 1966. - 419 с.
2. Мизюк Л.Я Входные преобразователи для измерения напряженности низкочастотных магнитных полей. - К.: Наукова думка, 1964. - 168с.
3. Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 188с.
4. Власкин К. И., Прищепов С. К. Электроэрозионный способ обработки аморфных сплавов при изготовлении сердечников феррозондов. // Гальванотехника и обработка поверхности. 2011, том XIX. - № 4. С. 36-39.
Власкин К.И.1, Прищепов С.К.2
'Младший научный сотрудник, Уфимский государственный авиационный технический университет; 2кандидат технических наук, доцент, Уфимский государственный авиационный технический университет ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЕРДЕЧНИКОВ
Аннотация
Определены условия задачи идентификации параметров магниточувствительных сердечников стержневых дифференциальных феррозондов. Произведены анализ и классификация параметров тонкопленочных аморфных сплавов, как исходных материалов стержневых магниточувствительных сердечников, составляющих основу их метрологической аттестации. Разработана математическая модель идентификации магнитных параметров стержневых тонкопленочных сердечников; представлены результаты их лабораторных исследований.
Ключевые слова: дифференциальный стержневой феррозонд; магниточувствительные сердечники; тонкопленочные аморфные сплавы; диаграмма направленности феррозонда.
Vlaskin K.I. 1, Prischepov S.K. 2
1 Junior research associate, Ufa State Aviation Technical University; 2 PhD in technical sciences, associate professor, Ufa State
University; Ufa State Aviation Technical University
THEORY AND PRACTICE OF THE THIN-FILM MAGNETIC CORES PARAMETRS IDENTIFICATION
Abstract
The problem of the thin-film magnetic cores differential rod-shaped fluxgate sensor parameters identification is identified. Analysis and classification of the parameters of the thin-film amorphous alloys, which form the basis of metrological attestation, are produced. The mathematical model of magnetic parameters of rod-shaped thin-film amorphous alloys is developed. The laboratory findings are presented.
Keywords: differential rod-shaped fluxgate sensor; magnetic core; thin-film amorphous alloys; fluxgate pattern.
К наиболее эффективным средствам прецизионных измерений магнитных величин относятся в настоящее время первичные преобразователи феррозондового (ФЗ) типа. ФЗ-датчики характеризуются: высокими чувствительностью и быстродействием, малыми габаритами и энергоемкостью, острой диаграммой направленности. Данная совокупность характеристик ФЗ позволяет получать малые погрешности измерений вне зависимости от характера контролируемого магнитного воздействия: скалярного, векторного или тензорного.
Дифференциальный стержневой феррозонд (ДСФ) классического исполнения имеет конструкцию с параллельными полуэлементами (Рис.1, а). Недостатком данной конструкции является необходимость строгой идентификации параметров двух магниточувствительных сердечников. В конструкции по Рис.1, б полуэлементы ДСФ расположены соосно, что способствует совмещению его геометрической оси с физической осью чувствительности (ОЧ) датчика. При этом магнитопровод может состоять из двух идентичных стержней или быть общим для полуэлементов ДСФ.
81
