Введение к работе
Актуальность темы. 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 и обеспечить корректность обратной магнитостатической задачи.
Цель работы. Разработка научных основ пассивной магнитной дистанционной диагностики техносферы, основанных на современных методах решения обратных задач, изучение нелинейных гальваномагнитных процессов в плазмопо-добных средах, создание систем дистанционного мониторинга магнитосферы.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
Анализ соотношений взаимности для нелинейных плазмоподобных сред.
-
Исследование гальваномагнитных явлений в слабых магнитных полях.
-
Измерения предельно малых постоянных напряжений и магнитных полей.
-
Экспериментальная проверка соотношений взаимности для нелинейных магнитоактивных элементов.
-
Обоснование связи микротопологии магнитного поля рассеяния вблизи поверхности слабо намагниченного ферромагнетика с его микроструктурой и намагниченностью .
-
Параметризация обратной магнитостатической задачи..
7. Анализ намагниченности ферромагнитных образцов в геомагнитном поле.
Научная новизна
-
Впервые получены соотношения взаимности для нелинейной плазмопо-добной среды и нелинейного магнитоактивного элемента.
-
Предложен новый метод динамической компенсации дополнительных погрешностей.
-
Впервые получены интегральные соотношения однозначной связи микротопологии магнитного поля рассеяния ферромагнетика с его микроструктурой и намагниченностью при слабом намагничивании.
-
Получены физически обоснованные условия решения обратной задачи магнитостатики для цилиндрических ферромагнитных объектов.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту
-
Соотношения взаимности для нелинейной плазмоподобной среды и нелинейного магнитоактивного элемента.
-
Способ уменьшения дополнительных погрешностей в радиофизических измерениях.
-
Методика определения и оптимизации метрологических характеристик преобразователей Холла.
-
Пассивный метод магнитной дистанционной диагностики, позволяющий разрешать структурные неоднородности с характерным размером более 15 мкм, свободный от влияния магнитной предыстории.
Достоверность полученных результатов работы подтверждается: согласованностью полученных аналитических и расчетных результатов с данными, представленными в работах других авторов, а также с данными экспериментов.
Научно-практическое значение работы
-
Использование соотношений взаимности для нелинейного магнитоактивного элемента в холловском магнитометре позволяют повысить его точность до уровня, необходимого для задач магнитного микроструктурного анализа.
-
Разработанный метод динамической компенсации дополнительных погрешностей позволяет повысить чувствительность радиофизических измерений до уровня, необходимого для решения обратных задач.
-
Разработанный аппаратно-программный комплекс для измерения характеристик гальваномагнитных преобразователей может быть использован для изучения гальваномагнитных процессов в плазмоподобных средах.
-
Разработанный микромагнитный метод анализа параметров микроструктуры, основанный на современных методах решения обратных задач, создает научную основу для производства автоматизированного магнитометрического комплекса технической диагностики.
Апробация результатов работы
Основные результаты диссертационной работы были представлены на XII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2007), XIII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2008), XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2009), конкурсе научных работ аспирантов и молодых ученых по направлению «Стратегическое партнерство вузов и предприятий радиоэлектронной промышленности» (Санкт-Петербург, 2009),
XVI Всероссийской научной конференции студетов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, Волгоград, 2010), Российско-тайваньском симпозиуме "Физика и механика новых материалов и их применение" (Ростов-на-Дону, 2012), часть результатов получено рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (проекты № П2522, № 14.740.11.0830, № 14.В37.21.0284, № 14.В37.21.0736), в рамках гранта РФФИ 10-07-9713 р_а, в рамках НИОКР ГК № 8959р/14124.
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 11 научных работах и 1 патенте на изобретение, из них 7 статей, включая 5 статей в рецензируемых изданиях перечня ВАК, рекомендованных для публикации материалов диссертации, 4 тезиса конференций.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и пяти приложений. Работа содержит 154 страницы, из которых 123 занимает основной текст, и проиллюстрирована 35 рисунками. Список литературы включает 101 источник.
Похожие диссертации на Применение соотношений взаимности в пассивной диагностике
