автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.05, диссертация на тему:Анализ и элементы синтеза электромагнитных систем-феррозондов со стержневыми сердечниками

кандидата технических наук
Бурейма, Сейбу
город
Киев
год
1995
специальность ВАК РФ
05.09.05
Автореферат по электротехнике на тему «Анализ и элементы синтеза электромагнитных систем-феррозондов со стержневыми сердечниками»

Автореферат диссертации по теме "Анализ и элементы синтеза электромагнитных систем-феррозондов со стержневыми сердечниками"

р £ ^ Д НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

1 6 ПИТ 1995

На правах рукописи

БУРЁЙМА СЕЙБУ /Нигер/

АНАЛИЗ И ЭЛЕМЕНТЫ СИНТЕЗА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИСТЕМ- ФЕРРОЗОНДОВ СО СТЕРЖНЕВЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ

Специальность 05.09.05 - теоретическая электротехника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1995

Диссертацией является рукопись.

Работа, выполнена на кафедре "Общей л теоретической электротехники" Всеукраинского государственного университета, р. Луганск.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Якованко Валерий Владмирович.

Официальные оппоненты:'доктор технических наук, профессор

Емец ЮриЧ Петрович;

доктор технических наук Романович Станислав Семенович.

Ведущее предприятие н ПО "Лугенсктепловоз" , г. Луганск, Мин-ва

яг. д. транспорта.

Защита состоится /О 19Э5 г., в / / час., на

заседании специализированного ученого сойота Д 01.98.02 при Институте электродинамики HAH Украины /252680, г. Киев-57, просп. Победы, 56. Тел. 446-91-15/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики HAH Украины.

■Автореферат диссертации разослан ■JS- 03

1995 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета доктор технических наук B.C. Федий

I. ОБЦЛЯ ХАРАтРКСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Несмотря на значительный прогресс з области разработки новых гальванических элементов, феррозонды продолжают успешно конкурировать с последними, так как обладают такими преимуществами, как более низкий порог чувствительности, лучшая температурная стабильность, более высокая механичэская прочность. Недостатки, присущие феррозондам, такие как сложная технология отжига сердечников, нестабильность магнитны; характеристик сердечников при механических воздействиях, высокая стоимость сопутствующих электронных схем в настоящее время во многом ликвидированы за.счет "использования в качестве магнитных материалов для сердечников аморфных сплавов и прогресса в области схемотехники.

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования феррозондов, результаты которых опубликозаны, дают основание , прийти к заключению о той, что основой теоретических построений является функциональная зависимость между индукцией и напряженностью магнитного поля в сердечниках, которая определяется с использованием понятия размагничивающего фактора. Сам размагничивающий фактор рассчитывается по полуэмпирическим формулам, которые имеют достаточную точность в весы.'.а узком диапазоне геометрических размеров сердечника и которые не учитывают значительное изменение магнитной проницаемости материала сердечника в течении рабочего цикла .феррозонда. Не учитываются также реальные геометрические размеры катушек возбуждения и катушек выходной обмотки. Вследствие этого при инженерном расчете не только возникают рутцественные погрешности, но и нет возможности решить вопрос оптимизации параметров сердечников и катушек с целью улучшить метрологические характеристики феррозонда в конкретных условиях измерений.

Таким образом, можно считать, что теоретические исследования феррозондов не являются завершенными и возникает необходимость в исследованиях их электромагнитных систем, которые определяют метрологические характеристики всего измерительного тракта магнитометра.

Хорошие перспективы в деле приближения теоретических посч-роений к реальным физическим процессам в электромагнитных системах феррозонда дает исследование магнитного поля в области сер-

дечника с учетом его геометрических и магнитных параметров, а такие с учетом параметров его катушек. Результаты анализа поля в сердечниках послужат исходными данными для построения эквивалентной схемы и математической модели образования выходного сигнала феррозонда без самого понятия коэффициента размагничивания и. дадут возможность оптимизировать управляемые параметры его электромагнитной системы.

Учитывая вышесказанное, можно считать, что решение задачи повышения эффективности одного из распространенных магниточувствитель-ных элементов путем оптимизации его параметров является актуальной научно-технической задачей.

Объектом исследования является электромагнитная система фер-розовда со стержневыми сердечниками прямоугольного и круглого сечений.

Целью и основными научными задачами работы является совершенствование методов анализа стержневых электромагнитных систем феррозондов, на основе которого путем оптимизации их параметров улучшаются метрологические характеристики рассматриваемого класса магнитометрических средств.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- адаптирование известных и создание новых математических моделей магнитного поля в сердечниках феррозондов с учетом нелинейных свойстз их магнитных материалов;

- разработка методов численного и аналитического решения интегральных уравнений, являющихся моделью поля в сердечниках;

- анализ и синтез поля в сердечниках при различных значениях параметров сердечников и катушек при однородном и неоднородном измеряемы;": полях;

- экспериментальная проверка результатов, полученных теоретическим путем.

Методы исследований включают метод интегральных уравнений, примененный для расчета поля в нелинейной ферромагнитной среде, синтез поля, основанный на решении интегральных уравнений йредгольма 1-го рода. Проводились численные эксперименты по разработанным автором алгоритмам. Использовались для построения математической модели образования выходного сигнала феррозонда нелинейные дифференциальные уравнения. Проведены экспериментальные исследования на натурных образцах ферроэонгов и тонких стержней.

Наущая новизна.

- разработаны математические модели на основе интегральных уравнений для расчета магнитного поля в электромагнитных системах феррозондов с учетом нелинейных характеристик ферромагнитных материалов;

- разработана и научно обоснована методика расчета электромагнитных систем феррозондов и их функций преобразования с использованием интегральных параметров поля в ферромагнитных сердечниках;

• -. предложена методика синтеза параметров катушки возбуждения феррозонда, основанная на численном решении уравнения Зредгольма 1-го рода.

Теоретическая и практическая ценность. Разработан пакет прикладных программ для расчета функций преобразования феррозондов и для оптимизации параметров их электромагнитных систем. Результаты работы позволили укрепить методическую базу расчета и проектирования электромагнитных систем феррозондов.

Конкретный личный вклад диссертанта в разработку новых научных результатов, которые выносятся на защиту:

- концепция расчета электромагнитной системы феррозонда без использования понятия коэффициента размагничивания;

- математические модели для расчета магнитного поля в тонких стержнях с учетом нелинейных характеристик ферромагнитных материалов;

- результаты исследований магнитного поля в стержнях феррозондов;

- методика расчета функции преобразования феррозонда с использованием данных об интегральных 'параметрах поля в сердечниках;

- методика синтеза катушки возбуждения феррозонда.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы

при создании технических средств контроля параметров движения украинского трамвая, выпускаемого ПО "Лугансктепловоз".

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных конференциях Восточноукраинского государственного университета за период 1993-95 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 статьи и тезисы научно-технической конференции.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 73 наи-

- б -

менований и приложения. Изложена на 112 страницах, ия них 96 страниц машинописного текста, 32 рисунка на 16 страницах, список литературы на 7 страницах, приложение.

П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан анализ существующих в настоящее время методов анализа электромагнитных систем феррозондов со стержневыми сердечниками. Показано, что одним из основных параметров, определяющих функцию преобразования феррозонда является магнитная проницаемость сердечника,которая, в свою очередь, определяется коэффициентом размагничивания сердечника. Приведены существующие теоретические методы расчета коэффициентов размагничивания сердечников круглого и прямоугольного сечений. Показано, что существующие методы дают даже в достаточно узком диапазоне геометрических параметров сердечников погрешность 8%. Существенным фактором, влияющим на точность расчета коэффициента размагничивания, является величина намагниченности в сердечнике, которая в результате пере-магничквания сердечника изменяет свое значение, что в настоящее время в расчетах феррозондов не учитывается. Кроме того, расчет коэффициента размагничивания ведется для центрального сечения сердечника, в то время как обмотки феррозонда занимают определенный участок сердечника, что также вызывает погрешность при расчете функции преобразования феррозонда. Вопрос влияния параметров катушек на характеристики феррозонда не рассматривался с теоретических позиций, в некоторых литературных источниках даны лишь практические рекомендации о расположении обмоток на сердечнике.

Вышеперечисленные проблемы, возникающие при расчете феррозондов невозможно решить, сохраняя в виде основного параметра сердечников коэффициент размагничивания, так как в этом случае неизбежны значительные погрешности. В настоящей работе предлагается новый подход к расчету электромагнитной системы феррозонда, который основан на расчете магнитного поля в сердечнике при различных временных интервалах формирования выходного сигнала. Естественно, что это требует значительных затрат на расчет, поэтому предусматривается упрощение алгоритма расчета и получение аналитических зависимостей для определения параметров поля в сердечниках феррозондов. В главе также призеден критический анализ и обзор методов расчета магнитных полей в нелинейных ферромагнитных средах. Результаты анализа показали, что наиболее приемлемым для расчета

поля в электромагнитных системах феррозондов является метод интегральных уравнений. Характерным для метода интегральных уравнений является существование большого многообразия отличающихся' по свойствам решение форм записи интегральных уравнений. Поэтому поиски экономичных математических моделей и построение эффективных вычислительных алгоритмов решения интегральных уравнений весьма актуальны. Как показал анализ существующих публикаций по методу интегральных уравнений, его применение наиболее продуктивно для расчетов трехмерных полей.

В главе формулируется цель диссертационной работы и определяются задачи, которые необходимо решить для достижения цели.

Вторая глава посвящена построению математических моделей магнитного поля в сердечниках феррозонда.'Одна из моделей предназначена для численного расчета поля и строится при следующих допущениях: вихревые токи в сердечнике равны нулю; векторы М , Н , В - коллениарны; обмотки катушек заменяются слоями тока; объем сердечника разбивается на элементарные объемы (30); в каждом Э0 полагается М = елки .

При этих допущениях напряженность поля в точке наблюдения I , созданная намагниченностью «У 30, равна:

«"^[^¿тМг^,- <»

где М^ - намагниченность у* -го 30; 4 поверхность 30; I, ^ -точки наблюдения и источника поля; Г¿ , ф - векторы в точках наблюдения и источников; «У - количество 30, на которое разбивается область, занятая ферромагнитным'материалом. .

Зависимость (I) позволяет получить систему нелинейных алгебраических уравнений

Не = [ ф + Нц + Н и<2)

где 7 ^ - симметричная матрица, составленная из коэффициентов, которые определяются в аналитической форма путем интегрирования; - вектор напряженности поля, создаваемого катушкой

возбуждения;_У[ц&м.[ - вектор напряженности измеряемого поля.

Уравнение (2) записывается как в прямоугольной системе координат для сердечников прямоугольного сечения, так и в цилиндрической системе координат для сердечников круглого сечения. За-

висимость аппроксимировалась следующей зависимостью:

"М-4: ~Т*1атг-и- (з)

' "^/Ло/Лтех Вторая математическая модель разработала автором в допущении о том, что в тонких стержнях вектор индукции поля в стержне имеет одну составляющую, совпадающую по направления с осью сердечника. На границе "поверхность сердечника-воздух" соблюдается условие равенства касательных составляющих напряженности поля, что позволяет записать для касательной составляющей вектора индукции (иедекс касательной составляющей в дальнейшем опущен):

здесь 6" - поверхностная плотность тока; Т) - ¿¿¡1$ • Индукция в сердечниках представляется в виде: В = Во + 3(Х,

здесь Во - индукция поля возбуждения и измергемого поля; Ьс£-индукция связанного тока.

В результате получается интегральное уравнение:

П-тг+АяЩЩ.

где Л - » ЯДР° уравнения, вид которого зависит от

геометрических параметров сердечника.

Интегральное уравнение решается методом последовательного приближения. Решением (4) есть функция

...

здесь /¿({у - функция, зависящая от геометрических параметров сердечника.

Использование двух математических моделей позволяет установить допустимую область использования аналитической зависимости (5) , которая зависит от соотношения между длиной и площадью сечения сердечника.

На основе разработанной модели магнитного поля в сердечнике осуществляется синтез катушки возбуждения, который основывается на решении интегрального уравнения Фоедгольма 1-го рода: В2

где Ва(у) - индукция синтезируемого поля; = С^'А^с Функ-

ция распределения плотности тока обмотки возбуждения; 2Ы - длина катушки возбуждения; 232 - длина выходной катушки.

& УО 1,

где ^(У/,- функция, зависящая от геометрических параметров катушки возбуждения.

Значение магнитной проницаемости выбирается равным проницаемости насыщения сердечника.

Задача синтеза сформулирована как задача определения числа витков в элементарных участках обмотки возбуждения, обеспечивающих необходимую величину индукции на участке оси сердечника. Синтез поля достигается выполнением следующего условия:

- ¡ь-ШЙиь-Ш2^^,

Я в

здесь & - заданная погрешность синтеза; Р£ - индукция насыщения.

Для предотвращения осциллирования решения интегрального уравнения Оредгольма 1-го рода, относящегося к числу некорректно поставленных задач, используется метод регуляризации Тихонова.

Третья глава посвящена численному моделированию полей в электромагнитных системах феррозондов.. Для численного решения нелинейного интегрального уравнения разработан алгоритм, который заключается в следующей процедуре расчета. После представления.области сердечника в виде 30 рассчитываются коэффициенты матрицы системы . нелинейных алгебраических уравнений, к которой редуцируется интегральное' уравнение. Предварительно задается начальное, значение величины намагниченности в каждой ¿"-ой 30. Рассчитывается массив значений вектора напряженности размагничивающего поля Нр^ . Для ускорения итерационного процесса решения система нелинейных уравнений значение вектора намагниченности Мо£ определяется по существующим приближенным формулам, направление вектора Ма* каж- ' дой 30 имеет одинаковое с направлением оси сердечника ферр£зонда. Первоначально заданные значения вектора намагниченности /Уg¿ дают возможность рассчитать коэффициенты матриц нелинейных алгебраических уравнений и определить напряженность размагничивающего поля Нр[ на первом шаге итерации. Итерационное решение системы уравнений осуществляется по следующей формуле:

.ВГ'-Яв+АМ+ЯшифЧ-иГю^, ««.

здесь Н (&) - напряженность поля в сердечнике при намагниченности - коэффициент, величина которого подбирается экс-, периментально ( 1,5-2); Н(,1 - напряженность поля возбуждения феррозонда; Мизм.{ - напряженность измеряемого поля.

Процесс"итерационного расчета заканчивается при выполнении

условия \м-Г!-МГ'ММ?-&>

где <£ - заданная малая величина.

, 'Каждый цикл итераций проводится для всех Э0 сердечника.

Направление вектора Нс^ (МС^) совпадает с направлением вектора (рис. I): _

При расчете величина задавалась равной <£ » 10 .

В результате численных расчетов были определены зависимости Му (у), где - координата, совпадающая по направ-

ление с осью сердечника феррозонда. Установлено, что эти зависи-.ыости в большей мере зависят от параметров катушки тока возбуждения феррозонда. Поэтому для катушек, у которых длина меньше длины сердечника, теряет смысл такой параметр, как коэффициент размагничивания, поскольку он становится зависимым от отношения длин катушки и сердечника. Значения максимальной величины магнитной проницаемости и индукции насыщения также сколько-нибудь существенно не влияют на распределение поля по длине сердечника._Дан-_ ные, подученные при анализе распределения полей векторов М и Нр по длине сердечника, приводят к выводу о том, что методом уменьшения погрешности при расчете функции преобразования феррозонда является использование в расчете функции преобразования непосредственной зависимости &у (у). Численными экспериментами также установлено, что продольная составляющая вектора индукции составляет в средней по длине сердечника 90-95$ от модуля вектора индукции при значениях > 40-50. При меньших значениях вес составляющих вектора индукции, не совпадающих с осью сердечника, возрастает, что вызывает необходимость использовать для расчета поля в сердечнике уравнение (2) , а не (4),. Для оценки корректности моделей поля в сердечнике рассчитывается коэффициент размагничивания сердечников и результаты сравниваются с данными, полученными другими исследователями. Эти данные приведены в таб-

Ни$м.

Рис. I. К алгоритму решения нелинейного интегрального

уравнения

& I Г Ч: • 1 К — — I

Щ Не % Низ*

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема феррозонда

лице I. Из таблицы видно, что хорошее совпадение данных наблюдается в диапазоне изменения проницаемости формы сердечника 400</71^700; при больших и меньших значениях ПЬ погрешность эмпирических формул возрастает.

Таблица I

Результат численного расчета рзультаупирических

/Пц рр

,<чУ>

3.55,2-ю-4

5 '2,24-КГ3 12,45 КГ3

15 ,!2,9б'Ю-3 |з,27'Ю"3 -4

щ | <т> | Лц

4,77* 10"^" 2,3* Ю-3 2,84'Ю-3 5,2'Ю-4 ¡5, Г Ю-3 11.55Ч0"3

¡5,72-10-

16 14,81*10

{4,52-10~3 ' -3

25

26 ?1.62-10

15,01'КГ4 15,13 * Ю-3 ¡1.67'КГ3

1920 446 337 2077 221 618

1748

408

306

1995

195

598

2093

434

352

1931

196

643

+9

-3 .

+4,5

-7

+4

Предложена методика расчета функции преобразования феррозонда с использованием усредненных по длине сердечника значений индукции. Согласий принципиальной электрической схеме феррозонда уравнение электрического баланса за малый промежуток времени имеет вид (рис. 2):

а Ъ* (н?+н2+нш)-б щ (нгН1'Ни&)+.$гмг ¿¡и= о,

где обозначено А , А - приращения потокосцеплений в обмотке возбуждения за промежуток времени А ; А • А У 1С -потокосцепление в выходной обмотке-феррозонда за тот же промежуток времени.

Уе Ге Ме> У1~г1ГЩ-

Система уравнений (7) осуществляется итерационным методом.

Оптимизации параметров катушки возбуждения осуществляется •путем синтеза еег обмотки. Оптимальными параметрами катушки возбуждения считаются параметры, обеспечивающие насыщение участка сердечника, на котором расположена катушка возбуждения.

В таблице 2 приведены результаты.синтеза в виде таблицы функции В (у) . при этом магнитная система полуэлемента феррозонда имела следующие параметры:2В1=4' мм; 2В2=3 мм; =0,685 Тл.

Как видно из табл. 2, . погрешность синтеза не превышает 156. Распределение плотности витков неравномерное, количество витков возрастает к концам катушки и уменьшается к ее центру.

Таблица 2 .

1 у —- 9 точки ^ 0 I ! 2 ! 3 . г е- ! _ 4 | 5 ; б

с-А иг.к 1 0.712 0.703 ! 0.695 1.0,664 0.673 ' 0.671 ! 0.669

В (У) .Тл! 0,691 0.689 0.684 1 0.691 0.682 ; 0.687 | 0.691

•ДО точки ? 7 8 ! 9 ! 10 II ! 12 ! '

С-А ¿¿*-.А ! 0.671 0.673 | 0,684 | 0.695 |0.703 | 0.712 \

В(у) ,Тл! 0,687 0.682 ! 0.692 ! 0.684 !0.683 ! 0.691 !

Таким образом, расчет электромагнитной системы феррозонда сводится к следующим вычислительным процедурам:

- в зависимости от назначения феррозовда выбирается его длина (2В1), толщина материала (2С1) зависит от технологии изготовления аморфного сплава и не превышает 0,025 км;

- для однородного поля рассчитывается максимально возможное значение момента сердечника, который определяет его ширину (2А1); .

- осуществляется синтез обмотки возбуждения и определяется функция среднего по длине катушки потокосцепления <4* (Н)> ;.

- производится расчет выходного сигнала феррозонда и определяется его функция преобразования.

По разработанной методике рассчитаны следующие параметры электромагнитной системы феррозощ-ч: 2А - 2 мм; 2В * б мм; 2С => » 0,025 мм; 2В1 * 4 мм; 2В2'= 3 мм; №( * 204; и/£ = 100; 2А1 -я 4 мм; 2А2 я 5 мм; 2С1 я 2 мм; '¿0,2 = 3 мм; данные о распределении по длине сердечника витков катушки возбуждения приведены в табл. 3.3; /V » 6 0м; = 100 0м; Низм = 20 А/м; Ут^ 0,4 В.

В четвертей главе работы приведены результаты экспериментальной проверки результатов теоретических исследований. Экспериментальная установка для определения распределения индукции по длине стержня состояла из соленоида для намагничивания, который подключался к регулируемому источнику тока. Индукция в образцах определялась баллистическим методом. Напряженность поля у поверхности стержня измерялась миниатюрным датчиком Холла. Перемещение датчика Холла вдоль стержня осуществлялось устройством, которое обеспечивало иаг смешения 0,05 мм. Максимальная погрешность эксперимента не превышала 7%. На экспериментальной установке определялись зависимости & (у] , Н(^), с помощью которых рассчитывались функции М(у) ,

В соленоиде экспериментачьней установки определялась функция преобразования феррозонда. Погрешность магнитометрического канала феррозонда проверялась на тярриропочной установке, кото-

рая имела погрешность, установленную метрологической экспертизой 1,5$. Производилось экранирование внешних магнитных полей до уровня Н = 0,07 А/м. Экспериментально установлено, что основная погрешность магнитометрического канала не превышала 2,7$.

■ Результаты измерений коэффициента размагничивания в центральной части сердечника иллюстрируются данными, приведенными в табл. 3.

Таблица 3

Номер образца | 3 ! ^ 15

Рассчитанный ! 5.2- Ю-4 } 2,242*10"^ ! 2.90* ИГ*

аксперименталь- | ный V* и I 4,95* Ю-4 | 2,31* Ю""*3 . 3,05*Ю-3

1 Номер образца ) 16 ! , ! 26 •

Рассчитанный \Ми,] 4.85-Ю-4 1 4.52* КГ* ) 1.62* ИГ*

Эксперименталь- ! . ный о?ц ! 4,69'Ю-4 | 4,67* КГ1 | 1,71' Ю"3

Результаты сравнения расчетов с данными экспериментов свидетельствуют о хорошем совпадении соответствующих величин. Степень достоверности результатов численных расчетов устанавливалась также- путем сравнения данных расчета и эксперимента с данными, полученными экспериментальным путем другими .исследователями для цилиндрических сердечников. Экспериментально определялась индукция по длине оси стержня. Целью эксперимента являлось подтверждение теоретических предпосылок о влиянии параметров катушки на распределение индукции по длине сердечников. Для этой цели были изготовлены сердечники прямоугольного сечения, которые имели следущи» размеры: 32x80x1,2 мм, 32x40x1,2 мм, 12x30x1,2 мм, 12x15x1,2 им. Катушка баллистического гальванометра имела ширину 5 мм и имела возможность перемещаться вдоль сердечника. Сравнение экспериментальных данных с данными, полученными теоретическим путем, показывает, что их наибольшее отклонение составляет 3%..Установлено, что длина катушки значительно влияет на распределение индукции по оси сердечника для катушек с равномерной плотностью тока. Катушки плотность тока которых определялась путем синтеза, имеют более высокое среднее значение индукции на участке расположения катушки. При одинаковом значении токов в катушках, в синтезированной катушке увеличение среднего значения индукции составило 15-20%.

Экспериментально определялась функция преобразования рассчитанного в З-ей главе феррозонда. Обмотка феррозонда возбуждалась прямоугольными импульсами длительностью 5 мкс и периодом следования 100 мкс. Амплитуда импульсоэ возбуждения регулировалась в . пределах 5-15 В. Выходное напряжение феррозонда подавалось на пиковый детектор, а с выхода детектора на цифровой вольтметр. После статистической обработки эксперимента установлено, что расхождение теоретических и экспериментальных данных при определении функции преобразования феррозонда по амплитуде не превышает. 4,5%, в то врэмя, когда существующие методики расчета других авторов дают погрешность до 25%, что говорит о преимуществе предложенной' в настоящей работе методике анализа электромагнитной системы феррозонда.

■ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе получены следующие основные результаты.

1. Предложена методика расчета магнитного поля в нелинейной среде стержней прямоугольного и круглого сечений на основе нелинейных интегральных уравнений.

2. Разработан итерационный способ решения нелинейных уравнений, заключающийся в пошаговой коррекции составляющих вектора намагниченности до соответствия величин, характеризующих магнитноа поле, магнитным параметрам материала.

3. Предложена математическая модель, позволяющая получить аналитическую зависимость для магнитной индукции в стержнях прямоугольного и круглого сечений от напряженности поля обмоток, основанная на линейных интегральных уравнениях.

4. Произведен анализ магнитного поля в сердечниках феррозондов, результаты которого позволяют, не прибегая к таким понятиям, как коэффициент размагничивания и магнитная проницаемость сердечника, создавать математическую модель.

5. На основе идей Стадника И.П. разработана методика синтеза обмотки возбутадения феррозонда, отличие которой от известных -заключается в том, что синтезируется индукция не в воздушном пространстве, а в ферромагнитном конечном сердечнике с постоянным значением магнитной проницаемости. Синтез позволяет улучшить метрологические характеристики феррозонда.

6. Разработана и реализована в виде численного алгоритма математическая модель образования выходного сигнала феррозонда.

7. Проведенные экспериментальные исследования магнитных полей в стержневых ферромагнитных сердечниках и процесса образования выходного сигнала в феррозондах позволили сделать заключение о корректности теоретических посылок.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛВДУЩИХ РАБОТАХ:

1. С.А.Кабар, С.М.Бурейма, А.Н.Шевченко. К'расчету полей дефектов осей колесных пар вагонов: Республиканский межведомственный научно-технический сборник. - Киев, 1995. - С. 149-153.

2. С.Ы.Бурейма, В.В.Яковенко. Расчет функции преобразования ферроэовдов при различных способах возбуждения: Республиканский межведомственный научно-технический сборник. - Киев (в печати).

■3. С.Й.Бурейма. Экспериментальные исследования магнитного поля в-ферромагнитных стержнях: Республиканский межведомственный научно-технический сборник. - Киев (в печати).

4. С.М.Бурейма. Численный расчет магнитного поля в тонких ферромагнитных стержнях / Тез. докл. ХП конференции профес.-преп. состава Зосточноукраинского гос.университета. - Луганск, 1994.

Личный вклад. В работах, опубликованных в соавторстве, диссертанту принадлежит в 1,2 - разработка математической модели.

Соискатель

Бурейма СеПбу

Bureime Seibu. The Analysis end elements of synthesis electromagnetics systems flux-gete with core.pivotal. Presents in Ph'd (Doctorete) dissertation on the specialization 05.09.05-Electrotechnical Theory. The institute of Electrodynamics of the tietioriBl Academy of Science UKRAINE - Kiev - 1995.

• In the.thesis, based on integral equations and developed numerical methods of analysis of core pivotal of the flux-gate, during the use of nonlineary magnetic characteristics of materials. The counted parameters rectangular and cirled core, 'determined Geometric sises of excitation core end optimization functional characteristics of the flux-gate in studying the fields of their usage. The undertaken experimental research of the parameters of the electromagnetic systems of the flux-gate, confirming theoretical calculations. The given recommendations are used thtr flux-gate to measure speed of terentriel transport. '

Бурейма Сейбу. Лнал!з та елементи синтезу електромагш тних-систем ферозонд!в з! стержньовими сердечниками.

Дисертац!я, у вигляд1 рукоплсу, на здобуття наукового сту-пеня кандидата техн!чних наук за спец!альн!стю 05.G9.05 - теоретична електротехн!ка, 1нститут-електродинам!ки НАН УкраУни, Kiiib, 1995.

В робот}, на основ! 1нтегральних р1внянь, розвинут! чисельн! кетоди анал!зу стержньових ферозонд1в при використанн! нел!н1Йних магн!тних матер! ал {в. Розрахосано пара:.тстри. прямокутних та круглих сердечник!в, визначено геометричн! розм!ри котушок збудження та оптим!зовано функц!ональн! характеристики ферозонд!в в розглянут!й облает!, де вони прикладаються. Проведено експериментальн! досл!д-пення параметр!в електромагн!тноУ системи ферозонда, як! п!дтверди-ли теоретичн! роэрахунки. Подано рекомендацН цодо "використання фе-розонд!в як датчик!в швидкост! наземного транспорту.

Ключов! слова:

математична модель, ферозонд, магн!тне поле, !нтегральн! р!вняння, синтез, анал!з, намагн!чен!сть, котушка збудження, розмагн!чування, функц!я перетворення.