автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Магнитостатический вариометр со спирально-анизотропным чувствительным элементом

На правах рукописи

СЕРГУШИН ПАВЕЛ АНАТОЛЬЕВИЧ

МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЙ ВАРИОМЕТР СО СПИРАЛЬНО-АНИЗОТРОПНЫМ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения по видам измерений (механические величины)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2010

004605484

Работа выполнена на кафедре Мехатроники Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мусалимов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Беляев Александр Константинович кандидат технических наук Петров Сергей Юрьевич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский филиал Учреждения Российской Академии наук Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН)

Защита состоится «15» июня 2010 г. в 1730 часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.04 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, пр. Кронверкский, д. 49, аудитория 461.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ ИТМО. Автореферат разослан «12» мая 2010 г.

Отзывы и замечания (в 2 экз.) по автореферату направлять по адресу университета: 197101, Санкт-Петербург, пр. Кронверкский, д. 49, Ученому секретарю диссертационного совета

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.227.04 к.т.н., доцент

С.С. Киселев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание высокочувствительной аппаратуры для измерения и регистрации магнитных полей относится к разряду системных задач. Это, с одной стороны, техническая реализация современной методологической и теоретической базы магнитометрии, основанной на использовании чувствительных элементов (ЧЭ) с заданной механической структурой; с другой стороны, расширение возможностей магниторегистрирующих приборов - использование их для прогноза землетрясений, и оценки физико-механических и геоэлектрических характеристик Земной коры, а также для определения структуры магнитол сферы и ионосферы Земли.

Для обеспечения высокого качества измерений регистрирующая аппаратура должна обладать соответствующими характеристиками. В связи с этим проектирование магнитоизмерительных систем с высокой чувствительностью, низким уровнем собственных шумов, малой зависимостью от климатических, сейсмических и других факторов является важной задачей.

Работа посвящена изучению и повышению чувствительности магнитостати-ческого вариометра (МСВ), работающего на принципе взаимодействия постоянного магнита с внешним (постоянно изменяющимся) магнитным полем. Методологическую и теоретическую базу исследования составляют в первую очередь труды Розе Н.Ф., Трубятчинского H.H., Брюнелли Б.Е., Яновского Б.М., Боброва В.Н., Кротевича Н.Ф., Копытенко Ю.А., заложенные в основу проектирования МСВ. Важный вклад в развитие методов расчета ЧЭ внесли работы Динни-каА.Н., Устинова Ю.А., Светлицкого В.А., Андреевой Л.Е., Пономарева С.Д., Мусалимова В.М.

Несмотря на значительное количество работ, мало внимания уделено оценке влияния материала и формы постоянного магнита, материала, формы и структуры подвеса, а также, других конструктивных параметров ЧЭ МСВ на характеристики прибора в целом. Работа посвящена решению этой актуальной задачи.

Цель диссертационной работы - повышение чувствительности, ударопрочное™ и термостабильности МСВ в том числе за счет использования в качестве подвеса ЧЭ спирально-анизотропных волокон.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Провести анализ конструкции ЧЭ МСВ.

2. Рассмотреть влияние конструктивных особенностей ЧЭ (магнит, нить, кронштейн, демпфер) на основные характеристики МСВ.

3. Составить математическую модель спирально-анизотропного подвеса ЧЭ, проанализировать динамику полученной системы.

4. Осуществить синтез ЧЭ МСВ, удовлетворяющего требованиям по исследуемым характеристикам.

5. Разработать и изготовить оснастку для производства ЧЭ МСВ, а также, средств контроля и испытания их параметров. \

6. Изготовить партию опытных образцов ЧЭ и провести испыташцГЧ \р

7. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы, дать рекомендации по изготовлению ЧЭ МСВ с улучшенными характеристиками.

Основные положения, защищаемые в диссертации:

1. Способ уменьшения влияния сейсмических колебаний на показания МСВ за счет подбора формы и способа крепления кронштейна ЧЭ.

2. Способ повышения чувствительности ЧЭ МСВ за счет применения спирально-анизотропных торсионов в подвесе ЧЭ.

3. Метод исследования электромеханической математической модели МСВ путем численного моделирования.

Методы исследования. Основные результаты работы получены численным исследованием математических моделей, составленных по уравнениям Лагран-жа. Качественные и количественные характеристики макетных ЧЭ оценивались экспериментально.

Научная новизна работы состоит в применении теории спирально-анизотропного тел (CAT) для проектирования торсионов входящих в состав ЧЭ МСВ.

Внедрение результатов диссертационной работы имеет важное научное значение для магнитометрии и динамики торсионных систем.

Достоверность научных результатов, полученных в работе, обеспечивается строгостью постановки задач, применяемых математических методов, статистической обработкой полученных результатов. Обработка экспериментальных данных проводилась на базе кафедры Мехатроники СПбГУ ИТМО.

Практическая ценность и реализаци работы заключается в разработке методики, позволяющей проектировать новые МСВ и улучшать характеристики существующих, в т.ч.: чувствительность, термостабильность, ударостойкость, уровень собственных шумов, частотный диапазон.

По результатам диссертационной работы получен патент РФ на конструкцию и принцип действия датчика магнитометра. Результаты работы внедрены в СПбФ ИЗМИРАН для проектирования и изготовления магнитометров и в учебном процессе кафедры Мехатроники СПбГУ ИТМО при проведении занятий со студентами по курсам «Аналитическая механика», «Основы мехатроники», «Конструирование и производство типовых приборов и устройств».

Работа получила развитие и поддержку в рамках грантов правительства Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов в 2008 и 2009 гг.

Проведенные в диссертационной работе исследования применялись при улучшении параметров МСВ (СПбФ ИЗМИРАН), связанных с повышением его чувствительности, а также в ОАО «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА» при усовершенствовании конструкции скважинного гироинклинометра для стабилизации его перемещений.

Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на III-VI Всероссийских научных конференциях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2006-2009). 8 и 9-й сессиях Международных научной школы "Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов" VPB-07 и VPB-09 (Санкт-Петербург, 2007, 2009), XXXVII научной и учебно-методичсской конференции ППС СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2008), Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов» (Апатиты: ГИ КНЦ РАН, 2009), 9th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments, ISMTII-2009 (Санкт-Петербург, 2009).

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 18 работ, из низ 3 - в журналах из перечня ВАК, 2 - в иностранных реферируемых журналах, 1 - в журнале «Известия ВУЗов. Приборостроение». Получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, 5 приложений, библиографического списка из 110 наименований. Объем диссертации с приложениями 122 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена рассмотрению состояния вопроса и постановке задач исследования.

Магнитные измерения находят применение в приборостроении, машиностроении, медицине, геофизике, геологии, при неразрушающем контроле и в ряде других областей.

Магнитометры классифицируют по принципу действия, измеряемой величине модуля и проекций магнитного поля (компонентные измерения) и по динамическому диапазону.

Основные характеристики магнитометров:

• чувствительность;

• динамический диапазон;

• частотный диапазон;

• температурная стабильность;

• устойчивость к большим градиентам магнитных полей;

• устойчивость к динамическим нагрузкам;

• массо-габаритные показатели;

• энергопотребление.

МСВ обладает потенциалом для достижения относительно высокой чувствительности, малого уровня собственных шумов на низких частотах, высокой термостабильности, ударостойкости, что позволяет применять приборы данного типа для постоянных наблюдений вариаций магнитных полей, локализации эпи-цнентров и предсказания землетрясений, при магнитотеллурических исследованиях, для определения физико-механических параметров Земной коры и т.д.

Во второй главе описана типовая конструкция МСВ: магнит подвешен на упругом подвесе или на растяжках, которые служат осью вращения магнита (Брюнелли Б.Е., Бобров В.Н., Кротевич Н.Ф.). С магнитом жестко связано зеркало, позволяющее с помощью светового луча преобразовывать отклонения магнита в электрические сигналы в схемах с фотоэлектрическим преобразованием.

При взаимодействии полей постоянного магнита со внешними полями соблюдается условие равновесия:

[М Н] = 60, где М - магнитный момент постоянного магнита;

Я - вектор напряженности магнитного поля в плоскости вращения магнита; С - удельный противодействующий момент нити (или коэффициент кручения); 0- угол закрутки нити.

Известные варианты исполнения ЧЭ магнитостатического вариометра: магнит балансирует на вертикально расположенной игле; магнит на каменных опорах (призмах); магнит на кварцевой нити (реализованы односторонний и двухсторонний варианты подвесов); магнит на стержне в часовых опорах; магнит подвешен на бронзовой ленте; магнит закреплен на полимерной нити.

Модернизируемый МСВ применяется в геофизическом комплексе С1-МТ8-1, разработанном в СПбФ ИЗМИР АН (Копытенко Ю.А.) (рис. 1).

Рис. 1 - Структура геофизического комплекса СТ-МТв-1:

1 - магнигостатический вариометр М5; 2 - Регистратор МТ5-К; 3 - Блок аналоговых фильтров АР; 4 - Электроды; 8 - Антенна ОРЙ; 7 - Карта памяти СИ; 5, 6, 7, 10, 11 - Набор соединительных кабелей, 13 - СО с сопроводительным программным обеспечением и документацией; 14 - Техническое описание

МСВ МЭ представляет собой трехкомпонентиый датчик изменения индукции магнитного поля, содержащий конструктивную часть, блок электроники, оптический блок и ЧЭ (рис. 2).

— 57 а

Рис. 2 - Принципиальная схема ЧЭ МСВ:

1 - стойка, 2 - упругий подвес, 3 - поворотные втулки, 4 - торсион, 5 -оправка, 6 - магнит, 7 - зеркало, 8 - катушки обратной связи, 9 - светодиод, 10 - блок фотодиодов

ЧЭ представляет собой магнит 6, закрепленный через оправку 5, торсион 4 и втулки 3 на упругом кронштейне 2. Под действием изменяющегося внешнего магнитного поля происходит переориентация магниточувствительной системы. На оправке 5 жестко закреплено зеркало 7, на которое со светодиода 9 попадает оптическое излучение. Отраженный луч принимается фотодиодами 10. С фотодиодов снимается сигнал Цф. В блоке электроники происходит предварительная фильтрация, усиление сигнала и распределение: на АЦП и в цепь обратной связи иос - на катушки индуктивности 8 (возвращающие магнит в исходное положение).

Основные характеристики МСВ (блока МБ), входящего в состав геофизического комплекса ¿¡-МТБ-! сведены в табл. 1.

Табл. 1 - Характеристики МСВ GI-MTS-1 MS

Наименование характеристики, ел. изм. Значение

Тип магнитометра Торсионный, 3 ортогональные оси

Частотный диапазон измерения индукции переменного магнитного поля, Гц 0-8

Динамический диапазон измерения индукции переменного магнитного поля, нТл ±1800

Среднеквадратичное значение уровня собственного шума, пТл/«/Гц <2,0

Температурный дрейф, нТл/°С <10

Передаточные коэффициенты: Н, Z компоненты, ед.АЦП/нТл 4800-5500

Особенностью магнитного датчика является модульное исполнение ЧЭ, что обеспечивает возможность его оперативной замены для ремонта и тестирования альтернативных модификаций.

Предложены способы улучшения основных характеристик МСВ.

В третьей главе изложены способы улучшения характеристик МСВ:

1. Использована теория CAT для описания торсионов (подвесов) и оценки их упругих характеристик. Предлагается устройство для изготовления спирально-анизотропных торсионов. Рассматриваются результаты сравнения опытных об-

6 - х о

о 9 V \ ч

разцов. Разработана методика изготовления и анализа упругих свойств торсио-нов.

2. Описана методика расчета магнитных систем.

3. Для учета вибрации основания на работу ЧЭ выполнен расчет жесткости кронштейнов крепления торсионов.

Применение теории CAT Примерами тел, имеющих спиральную анизотропию упругих свойств явля- I ются канаты, тросы, косы, шнуры и пр.

Известны работы по исследованию спирально-анизотропных тел (Мусали-мов В.М.), где получены уравнения статического равновесия CAT:

здесь:

е - относительная осевая деформация; в - угол закручивания;

Ап, Ап, Аг[, А22 - безразмерные упругие коэффициенты; Е" - интегральные упругие постоянные CAT, Н/мм2; R - радиус CAT, мм; Р - осевое усилие, Н; М - крутящий момент Н м;

Для изготовления спирально-анизотропных торсионов было разработано устройство УИСАТ-1 (рис. 3)

(1)

■

б)

Рис. 3 - Внешний вид устройства УИСАТ-1 (а) и схематичное изображение спирально-анизотропного торсиона (б)

Получаемые торсионы имеют следующие характеристики (табл. 2):

Табл. 2 - Физико-механические свойства анизотропных торсионов,

№ п/п Наименование показателя Значение

1 Длина, мм 80. Л 20

2 Диаметр, мкм 10..20

3 Угол плетения 90° - 120°

4 Удлинение нити пои разрыве, %, не более 5

5 Число кручений на 1м нити, кр/м 5..10

6 Модуль упругости, ГПа, не менее 130

7 Количество филаментов 3

Для определения модуля Юнга экспериментальных образцов торсионов было разработано разрывное устройство (рис. 4)

1 3 5 6

а) б)

Рис. 4 - Устройство для испытания торсионов на разрывную прочность:

а) внешний вид, б) кинематическая схема: 1, 6 подшипники, 2, 7 - платы, 3 - винт, 4 - направляющие, 5 - подвижная каретка, 8 - динамометр,

9 - индикатор

В результате ступенчатого повышения осевой нагрузки на торсионы были построены диаграммы нагружения (рис. 5).

/ 1

у /

- /

/ / -•'1-Л

А"' / ..

О 0,01 0.02 0.03 0.04 0,05 0,06 0,07 0,08 0.СЭ 0.1 Относительная деформация Р+—коса 3x60 -»- коса 3x90 канат 3x90 канат 2x90 |

Рис.5 - Диаграммы нагружения образцов

Расчет параметров ЧЭ МСВ Основной задачей исследования магнитных систем является получение аналитических выражений для оценки влияния формы и материала магнита. К ним относятся частота собственных колебаний и статическая чувствительность. Частота собственных колебаний определяет уровень собственных шумов, которые возрастают по квадрату на октаву на частотах выше собственной частоты колебаний подвеса для указанного класса систем.

Собственная частота /а ЧЭ определяется выражением (Кротевич Н.В.):

/о=^7"¥' (2)

где М-магнитный момент магнита, А-м2; J-момент инерции, кгм2; IV- коэффициент преобразования вариометра, рад/Тл.

Коэффициент качества МСВ (2 равен произведению коэффициента преобразования вариометра IV в установившемся режиме на квадрат частоты его колебаний /0:

Ал ./

Эту характеристику называют статической чувствительностью.

Путем подбора формы и материала магнита добиваются увеличения частоты собственных колебаний (уменьшая инерцию), повышения чувствительности и увеличения термостабильности (подбирая соответствующий материал).

Деформационные особенности кронштейнов Для изолирования ЧЭ МСВ от сейсмических колебаний, создающих ложный сигнал, применяются упругие кронштейны.

Выполнен расчет кронштейнов на жесткость, выбрано рациональное сочетание структуры, материалов и габаритных параметров ЧЭ. Результаты расчета приведены в табл. 3.

Табл. 3 - Результаты | засчетов на жесткость подвесов ЧЭ

Расчетная схема Расчетные формулы Численные результаты

Ь \ ^ _ \ _ X * Граничные условия: ди = 0 Жесткость: сЖ ' ь Кварц: С, =16,76 Н/мм; Кт„х = 0.06мм; Бронза: Сг = 3,20 Н/мм =0.31мм; Кевлар: С3 =6,89 Н/мм; (<;„ =0.15мм.

/ / / / / / / У 1 , —--н —|— вертикаль Граничные условия: * =0 Жесткость: с- ПЕЗ 4/5 +Зй2/(1 + у) Броюа: С4= 2,1 он/мм: 0,48мм

Численные результаты в табл. 3 приведены для параметров: / - 7мм _ к = 0,2мм

/ - 7мм _ длина кронштейна;

- толщина кронштейна; Ь = Змм _ ширина кронштейна; Р = 7гс12/4 - площадь сечения.

Модуль Юнга: для кварца - 100 ГПа, для бронзы - 120 ГПа, для кевлара -130 ГПа. Коэффициент Пуассона для бронзы и=0,5.

Кронштейн и подвес ЧЭ имеют эквивалентный коэффициент жесткости (рис. 6).

\ \\\ \

> С5

I

т М 1

> С5 \ \ \

Рис. 6 - Схема подвеса ЧЭ МСВ

Здесь С, - жесткость кронштейна, С, - жесткость торсиона, т - масса магнита.

Аналитическое выражение для С, получено из системы уравнений статического равновесия САТ (Мусалимов В.М.), здесь в качестве внешней нагрузки выступает сила Р, а момент М = 0, то есть реализуется схема нагружения "свободное растяжение". В этом случае оказываются связанными е и 0: а21е = -а220,

откуда е = --^0, а уравнения преобразуются к виду: ат.\

ж а21

где (-аи-^г-+а,2) = С,(0) -приведенная жесткость торсиона. "21

Для косы из арамидных (кевларовых) нитей: а„ = 11; ап = 8; а21 = 8; а22 = 1.

СД©) = (~ап — + а12) = 6,63Н/мм; й21

И для бронзового кронштейна Г-образной формы жесткость: С,=С4 = 2,10Я/лш.

Таким образом, суммарная жесткость для различных подвесов:

- для одностороннего:

С, + С, мм

- для двухстороннего:

С12 =2с£ =3,19—.

ЯШ

Масса магнита, подвешенного на торсионах: =1 = №~\-г _ Частота собственных колебаний (в осевом направлении):

щ, == 1786,8сч. V т

Период собственных колебаний системы: Т =—=3,5 ■ 10"' с.

щ

Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) ЧЭ с различными конструктивными исполнениями приведены на рис. 7.

Частота, Гц

|» канет 40ф, магнкт брус 4 мм -нить магнкт брус 3 мм

—С -коса Зф, магьит ромб 4 мм —• - юса Эф, ыагшт брус 3 мм

" марцввая нить, магнит 4кб им броиз. лекта, магнит брус 3 мм

•■•■ *.....кос* Эф магнит ромб 3 мм ——0.707

Рис. 7 - АЧХ опытных образцов ЧЭ

В четвертой главе описана внутренняя и внешняя динамика МСВ, численно реализованы математические модели.

Внутренняя динамика — реакция на действие механических нагрузок на ЧЭ МСВ.

Результаты моделирования динамики CAT (3) сравниваются с результатами моделирования системы Ланчестера (4):

me + к,е + Аие + Л12в+ = F(t) je-kze-A„e + Aae= О

и, + ¿щ - ^ йг + и, + За«,2 + сш\ = F(t) ^

Схемы для обеих систем приведены на рис. 8.

"X

, V т е

0

т

Г......"Г"

■1..................1......,

М I

* и.

л

а)

б)

Рис. 8 - Схемы а) для ЧЭ МСВ, б) для системы Ланчестера

12 3 4

а) б)

Рис. 9 - Реакции на ступенчатое воздействие: а) ЧЭ МСВ, б) системы Ланчестера

На рис. 9 графики в колонках 1-4 попарно для обобщенных координат ЧЭ МСВ и системы Ланчестера, в строках а-г - соответственно: ускорения, скорости, перемещения и фазовые портреты.

Для оценки внешней динамики (динамики под действием внешнего магнитного поля) была составлена прощенная электромеханическая схема датчика с применением обратной связи по магнитному полю приведена на рис. 10.

Напряжение выходного сигнала снимается с сопротивления Л, подается в цепьТок через катушку gl может регулироваться сопротивлением Я, Ес-ли/„ — ток в катушкеg¡, то магнитное поле обратной связи будетЯ0 = gl — постоянная катушки в точке, где находится магнит датчика (обычно магнит располагается в центре катушки).

Уравнение колебаний системы представлено выражением (5):

** " • А/

<р+2кр+й)02<р = — Н. (5)

Здесь: <р,<р,<р - соответственно угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение магнита;

т0 = + -у - частота собственных колебаний системы при учете

обратной связи, рад/с;

со0 = ^у - частота собственных колебаний разомкнутой системы, рад/с;

п -1г

3 - — момент инерции магнита относительно поперечной оси, кг ■ м1;

М = Бг- V - магнитный момент магнита Тл-мъ\ Р

2А = — - коэффициент электромагнитного демпфирования;

к = — — коэффициент пропорциональности между углом отклонения магни-<Р

та (р и изменением тока на выходе МСВ I;

ш = р-У - масса магнита;

V = а-Ь-1 - объем магнита, мг;

а,Ь,1 - соответственно: высота, ширина и длина магнита, м;

gl - постоянная катушки обратной связи;

Я - величина внешнего магнитного поля, Тл;

Вг - остаточная намагниченность магнита (БтСо), Тл;

в - удельный противодействующий момент нити;

Р - степень успокоения подвижной системы;

Качество переходных процессов оценивалось МСВ по виду отклика на единичное ступенчатое и импульсное воздействия. Для этого воздействуем на нее соответствующими входными сигналами.

На рис. 11 показаны переходная характеристика и АЧХ/ФЧХ системы.

АЧХ и ФЧХ МСВ (в логарифмическом масштабе, справа)

Время переходного процесса 1р = 0.56с.

Перерегулирование а = 4--100% = 0130~0Л24.юо% = 85.7%. г ^ 4 0.137-0.130

Собственная частота системы тг =24.66 рад/с=3.92 Гц.

В приложениях к диссертационной работе приведены некоторые даты истории вопроса, сравнительная таблица характеристик магнитометров, текст патента РФ на изобретение «Датчик магнитометра», акт внедрения, текст управляющей программы МАТЪАВ для модели БштИпк.

Основные выводы и результаты работы:

• Оценено влияние конструкционных параметров ЧЭ на характеристики МСВ.

• Изготовлен ряд опытных образцов ЧЭ с варьирующимися элементами конструкции (крепление подвеса, торсион, магнит).

• Разработаны методы, позволяющие расширить частотный диапазон маг-нитостатического вариометра (с 8 до 15 Гц), снизить порог чувствительности (с 10"3 до 10'5 нТл), уменьшить температурную зависимость (с 10 до 1 нТлУС) при сохранении ударопрочное™ и снижении уровня собственных шумов.

• Произведена оценка прочности спирально-анизотропного торсионов с различными параметрами плетения.

• Разработана динамическая модель магнитосггатического вариометра с точки зреши теории спирально-анизотропных тел.

• Проверена работоспособность и стабильность характеристик чувствительного элемента магнигостатического вариометра с модифицированными вариантами конструкции.

• Расширена область применения магнитостатических вариометров за счет улучшения характеристик.

Цель диссертационной работы, заключающаяся в исследовании методов повышения чувствительности МСВ, достигнута.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

Публикации из перечня ВАК:

1. Сергушин П.А., Магнитовариометр как средство измерения магнитных полей // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 28.1 сессия научной школы «Задачи механики и проблемы точности в приборостроении» / Гл. ред. д.т.н., профессор В.Н. Васильев - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. С. 173-175.

2. Биндер Я.И., Мусалимов В.М., Сергушин П.А., Соколов Д.А. Динамика скважинного гироинклинометра // Известия вузов. Приборостроение №2, 2010.-С. 4-11.

3. Сергушин П.А. Маятник Ланчестера на вибрирующем основании // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 65. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010.-С. 63-68.

В иностранных реферируемых журналах:

4. Kopytenko Yu., Sergushin P., Petrishchev M., Levanenko V., Zaytsev D. The torsion magnetic variometer with Kevlar-hanger-based sensor // Key Engineering Materials Vol. 437 (2010). - Trans Tech Publications, Switzerland, 2010. P. 621-624.

5. Kopytenko Yu., Sergushin P., Petrishchev M., Levanenko V., Perechesova A. The device for manufacturing torsion bars with helical anisotropy UISAT-1 // Key Engineering Materials Vol. 437 (2010). - Trans Tech Publications, Switzerland, 2010. P. 625-628.

Прочие публикации:

6. Патент РФ № 2287837, МПК G 01 R 33/038, опубликованный 20.11.2006 в Бюл. № 32. («Датчик магнитометра», авторы: Копытенко Ю.А., Коробейников А.Г., Мусалимов В.М., Петрищев М.С., Сергушин П.А., Тка-лич В.Л.).

7. Сергушин П.А. Динамика скважинных приборов // Сборник трудов Девятой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-09, С. 322-325. Per. свидетельство №18020 от 21.12.2009 г. •

8. Копытенко Ю.А., Леваненко В.А., Петрищев М.С., Сергушин П.А. Устройство для изготовления спирально-анизотропных нитей // Программа и тезисы докладов Восьмой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-07, Санкт-Петербург, 22-27 октября 2007 г. СПб:

ИПМаш РАН, 2007. С. 112-114. Per. свидетельство № 11991 от 26.11.2007 г.

9. Сергушин П.А. Методы аналитической механики в динамике спирально-анизотропных стержней // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 42. Материалы XXXVII научной и учебно-методической конференции, СПб, 29 января - 1 февраля 2008 года. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2008, С. 118-123.

10. Перечёсова А.Д., Сергушин П.А. Обзор современных средств для плетения нитей // Программа и тезисы докладов Восьмой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-07, Санкт-Петербург, 22-27 октября 2007 г. СПб: ИПМаш РАН, 2007. С. 114-119. Per. свидетельство № 11991 от 26.11.2007 г.

11. Петрищев М.С., Сергушин П.А., Копытенко Ю.А., Леваненко В.А., Зайцев Д.Б. Расчет параметров МЧЭ на бифилярном анизотропном подвесе // Сборник трудов Девятой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-09, С. 399-404. Per. свидетельство № 18020 от 21.12.2009 г.

12. Сергушин П.А., Петрищев М.С., Копытенко Ю.А., Леваненко В.А., Зайцев Д.Б. Расчет параметров магниточувствительных элементов в станции СПбФ ИЗМИР АН, применяемой для электромагнитных зондирований литосферы. //Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов. Труды Всероссийской (с международным участием) конференции.- Апатиты: Изд. Геологического института КНЦ РАН. 2009. - С. 191-195.

13. Сергушин П.А. Моделирование динамики магнитостатического вариометра // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 37. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА. Труды молодых ученых / Гл. ред. д.т.н., проф.

B.Н. Васильев - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. С. 333-338.

14. Перечёсова А.Д., Сергушин П.А. Закон движения механизма плетения спирально-анизотропных нитей // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 48. мехатроника, технологии, системы автоматизированного проектирования./ Главный редактор д.т.н, проф. В.О. Никифоров, 2008.

C. 29-35

15. Sergushin Р., Perechesova А., Petrishchev М. The torsion magnetiс Variometer with Kevlar-hanger-based sensor // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June - 2 July 2009. Vol 4. P. 411-414.

16. Sergushin Р., Perechesova A., Petrishchev M. The device for manufacturing torsion bars with helical anisotropy UISAT-1 // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June - 2 July 2009. Vol 4. P. 418-421.

17. Сергушин П.А., Перечёсова А.Д. Вейвлет-анализ магнитограмм // Программа и тезисы докладов Восьмой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» VPB-07, Санкт-Петербург, 22-27 октября 2007 г. СПб: ИПМаш РАН, 2007. С. 194-196. Per. свидетельство № 11991 от 26.11.2007 г.

18. Петрищев М.С., Сергушин П.А., Исмагилов B.C., Зайцев Д.Б., Копытенко Ю.А., Жамалетдинов A.A. Предварительные результаты обработки данных эксперимента FENICS-2009 // Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов. Труды Всероссийской (с международным участием) конференции. - Апатиты: Изд. Геологического института КНЦ РАН. 2009. - С. 181-185.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении "Университетские телекоммуникации" 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., д.14. Тел.(812)2334669. Объем 1 печ. л. Триаж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Общие сведения о магнитных измерениях.В

1.2. Классификация магнитометров.

1.3. Обоснование выбора объекта исследования.

1.4. Выводы.

2. МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЙ ВАРИОМЕТР КАК ОБЪЕКТ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА.

2.1. Структура и принцип действия типового магнитостатического вариометра.

2.2. Аналоги магнитостатических вариометров.

2.3. Магнитостатический вариометр на базе геофизического комплекса С1-МТ8-1.

2.4. Выводы.

3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВАРИОМЕТРОВ.

3.1. Спирально-анизотропный подвес чувствительного элемента магнитостатического вариометра.

3.1.1. Элементы теории спирально-анизотропного тела.

3.1.2. Устройство для изготовления спирально-анизотропных торсионов.

3.1.3. Определение упругих характеристик торсионов.

3.2. Расчет параметров магнитной системы.

3.3. Деформационные особенности кронштейна.

3.4. Демпфирование колебаний.

3.5. Испытание опытных образцов чувствительных элементов.

3.6. Практика применения магнитостатического вариометра.

3.7. Организация и средства поверки магнитометров.

3.8. Выводы.

4. ДИНАМИКА МАГНИТОСТАТИЧЕСКОГО ВАРИОМЕТРА.

4.1. Внутренняя динамика чувствительного элемента магнитостатического вариометра.

4.2. Демпфер Ланчестера.

4.3. Динамика магнитостатического вариометра под действием изменяющихся внешних магнитных полей.

4.4. Выводы.

Вопрос измерения магнитных полей актуален для множества областей науки и техники: при ориентации в пространстве, для исследования физико-механических свойств материалов и строения Земной коры, прогноза землетрясений и др. Для обеспечения высокого качества измерений регистрирующая аппаратура должна обладать соответствующими характеристиками. В связи с этим проектирование магнитоизмерительных систем с высокой чувствительностью, низким уровнем собственных шумов, малой зависимостью от климатических, сейсмических и других факторов является актуальной задачей.

До конца XVII в. не существовало методов и средств для определения количественных характеристик магнитных полей. Впервые метод измерения напряженности магнитного поля был предложен в 1785 г. Кулоном Ш. Работы Симонова И. и Гаусса К. положили основание современному представлению о магнитном поле Земли.

Разработке и усовершенствованию (магнитостатических) магнитометров недавнего времени (XX в.) посвящены работы Розе Н.Ф., Трубятчинско-гоН.Н., Брюнелли Б.Е., Яновского Б.М., Боброва В.Н., Кротевича Н.Ф., Ко-пытенко Ю.А. и др.

В настоящее время существует множество приборов для определения параметров магнитных полей (магнитометров), работающих на различных физических принципах и эффектах, и отличающихся своими характеристиками. Основной спектр задач, решаемых при помощи магнитометров, приходится на геофизику, а именно, регистрацию геомагнитных пульсаций, магни-товариационное зондирование земной коры, проведение магнитной съемки, поиск полезных ископаемых, магнитная навигация, обеспечение непрерывного мониторинга вариаций магнитного поля Земли на обсерваториях, прогноза землетрясений и локализации их источников и т.д .

Для решения этих задач регистрирующая аппаратура должна удовлетворять ряду требований:

- полоса измеряемых частот 10"5 - 101 Гц;

- динамический диапазон по амплитуде: не хуже 120 дБ; о

- чувствительность: не хуже 10" нТл;

- потребляемая электрическая мощность: не более 3 Вт;

- температурная стабильность: не более 10 нТл/°С;

- работа в больших градиентах постоянных и переменных магнитных полей (>10000 нТл)

- автономность: не менее 6 месяцев;

- устойчивость к динамическим нагрузкам (при транспортировании);

- технологичность при изготовлении;

- минимальные массо-габаритные характеристики.

В наибольшей степени указанным требованиям соответствуют приборы магнитостатического класса, в частности, магнитостатические вариометры (МСВ), т.к. их принцип действия (взаимодействие индикаторного магнита с внешними магнитными полями) и конструкция являются сравнительно простыми, следовательно, приборы имеют высокую технологичность при изготовлении; чувствительность достигает 10"1 нТл; частотный диапазон 10~5 -8 Гц; динамический диапазон по амплитуде 120 дБ; температурная стабильность <10 нТл/°С; позволяют измерять три компоненты вектора магнитной индукции; имеют низкое энергопотребление <2 Вт; длительность времени работы определяется только емкостью источников питания (высокая автономность), имеют сравнительно небольшие габариты и массу. При необходимости могут быть использованы в качестве градиентометров.

Однако, несмотря на отмеченные достоинства магнитометров магнитостатического типа, у них имеется ряд недостатков. Основным неудобством является крайне низкая прочность чувствительного элемента (ЧЭ) при использовании в качестве подвеса кварцевой нити; чувствительность МСВ недостаточна для проведения обозначенного спектра измерений; недостаточно высокая температурную стабильность; сравнительно узок частотный диапазон МСВ, конструктивное изменение частоты собственных колебаний ЧЭ позволит расширить диапазон измеряемых частот изменения магнитных полей.

Итак, при использовании современных технологий, материалов и соответствующих технологических доработках можно значительно улучшить характеристики МСВ, тем самым расширить область его применения.

Диссертационная работа посвящена анализу конструкции МСВ и разработке способов усовершенствования характеристик приборов указанного класса. Прибор предназначен для измерения вариаций компонент вектора магнитной индукции.

Целью научного исследования является повышение чувствительности, ударопрочности и термостабильности МСВ, в том числе за счет использования в качестве подвеса ЧЭ спирально-анизотропных волокон. Задачи исследования'.

- разработать способ изготовления спирально-анизотропных торсионов, применяющихся в подвесе ЧЭ, сделать опытные образцы устройств для их изготовления и испытания;

- выбрать рациональную конструкцию кронштейна крепления подвеса ;

- рассчитать параметры магниточувствительной системы МСВ;

- изготовить ряд экспериментальных образцов ЧЭ;

- провести сравнительные испытания экспериментальных образцов ЧЭ;

- исследовать динамику подвеса ЧЭ численным моделированием математической модели МСВ и сделать сравнительный анализ модельных и экспериментальных данных;

- внедрить результаты исследования в производство МСВ.

Первая глава диссертационной работы посвящена описанию состояния вопроса. Приведены области применения магнитных измерений, даны основы магнитных измерений, классификация магнитометров, их характеристики, обоснован выбор объекта исследования.

Во второй главе конструкция МСВ рассмотрена как объект системного анализа, сделан обзор аналогов, описан прототип исследуемого прибора.

В третьей главе описаны способы улучшения характеристик МСВ: принципы использования спиральной анизотропии свойств нитей для изготовления торсионов (подвесов ЧЭ), жесткостные расчеты кронштейна подвеса ЧЭ и принципы проектирования магнитомеханических систем с методикой расчета их характеристик. Приведена методика испытания опытных образцов ЧЭ МСВ, описаны средства поверки магнитометров. Приведены результаты испытаний: частотные характеристики, статическая чувствительность и др.

Четвертая глава посвящена исследованию математической модели МСВ и численному моделированию. Исследуется внешняя и внутренняя динамика системы на примере воздействия типовых единичных сигналов.

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Мусалимову В.М., доктору физико-математических наук, профессору Копы-тенко Ю.А. за помощь, оказанную при работе над диссертацией; коллективу работников ЛИГИ и СИГТ СПбФ ИЗМИР АН за предоставленные информационные материалы и аппаратуру для исследований; кафедре Мехатроники СПбГУ ИТМО, в частности - ее заведующему, кандидату технических наук, Ноздрину М.А.

X. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы:

1. Разработана классификация магнитных датчиков, дан обзор магнитометров, работающих на различных физических принципах.

2. Составлена структура типового магнитостатического вариометра и устройств-аналогов.

3. Оценено влияние конструкционных параметров чувствительного элемента на характеристики магнитостатического вариометра.

4. Предложен метод изготовления торсионных подвесов индикаторных магнитов чувствительных элементов магнитостатических вариометров в виде косы с использованием теории спирально-анизотропных тел.

5. Разработан и изготовлен макет устройства для создания спирально-анизотропных торсионов (УИСАТ-1), а также, устройство для определения упругих характеристик торсионов. Произведена оценка прочности на разрыв спирально-анизотропного торсионов с различными параметрами плетения.

6. Предложен и проверен метод расчета жесткости кронштейнов крепления подвесов чувствительных элементов магнитостатического вариометра.

7. Предложен алгоритм расчета магнитных систем. Выполнены расчеты для чувствительных элементов с различными геометрическими параметрами индикаторных магнитов.

8. Изготовлен ряд опытных образцов чувствительных элементов с варьирующимися креплениями подвеса, торсионами и магнитами.

9. Проверена работоспособность и стабильность характеристик чувствительного элемента магнитостатического вариометра с модифицированными вариантами конструкции.

10.Разработанные методы, позволили увеличить частотный диапазон магнитостатического вариометра до 15 Гц, снизить порог чувстви4 тельности до 10" нТл, уменьшить температурную зависимость до 1 нТл/°С) при повышении ударопрочности до 25 g и снижении уровня собственных шумов до 1 пТл/Гц1/2, а также обеспечить работоспособность магнитостатического вариометра в условиях больших градиентов магнитных полей (до 40000 нТл/м) и увеличить срок эксплуатации до 10 лет, за счет этого расширена область применения магнитостатических вариометров.

11 .Разработана динамическая модель магнитостатического вариометра с точки зрения теории спирально-анизотропных тел. Проведено численное моделирование динамики чувствительных элементов, а также магнитостатического вариометра как электромеханической системы.

Результаты диссертационной работы успешно применяются в СПбФ ИЗМИР АН при изготовлении магнитостатического вариометра МТ8-Я, входящего в состав геофизического комплекса С1-МТ8-1, применяющегося для проведения электромагнитного зондирования и определения интегральных физико-механических свойств Земной коры, предсказания землетрясений и локализации их эпицентров, исследования свойств магнитных материалов, проведения непрерывных регистраций вариаций магнитного поля Земли на обсерваториях и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Абрамчук С.С., Булдаков В.П. Допустимые значения коэффициентов Пуассона анизотропных материалов // Механика композита, материалов. - 1979. - № 2. - С. 235-243.

2. Акуленко Л.Д., Нестеров C.B. Изгибные колебания движущегося стержня // Прикладная математика и механика, 2008. Том 72. №5. С. 759-774.

3. Афанасьев Ю.В., Студенцов Н.В., Хорев В.Н., Чечурина E.H., Щелкин А.П. Средства измерений параметров магнитного поля. Л.: Энергия, 1979.-320 с.

4. Байков, И.П. Технические измерения и приборы : Учеб. пособие / И.П. Байков; Кострома : Изд-во КГТУ, 2004. - 107 с.

5. Баллистический гальванометр. ЬИр://т^1к1реШа.о^^к1/Баллистичес-кийгальванометр.

6. Белов, В. К. Метрологическая обработка результатов физического эксперимента: Учеб. пособие / Белов В. К. Магнитогорск: МГТУ, 2004. -121 с.

7. Беляев В. Дельта паучья нить // Техника молодежи, N9, 1980г., С. 4244.

8. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1975. 768 с.

9. Ю.Бидерман В.Л. Теория механических колебаний: Учебник для вузов. -М.: Высш. школа, 1980. 408 с.

10. П.Биндер Я. И., Мусалимов В. М., Сергушин П. А., Соколов Д. А. Динамика скважинного гироинклинометра // Известия вузов. Приборостроение Т.53, №2 2010 г. С. 7-11.

11. Бишоп Р. Колебания. Пер. с англ. под ред. Я. Г. Пановко. 3-е изд. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. 192 с.

12. Бобров В.Н., Бурцев Ю.А., Зубков Б.А., Любимов В.В. Двухкомпо-нентный кварцевый градиентометр // Экономика и производство / Журнал организаторов производства / Журнал депонированных рукописей No.2. февраль 2006 г.

13. Н.Болтон У. Карманный справочник инженера-метролога М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2002. 384 с

14. Бондаренко Л.Н. Аналитическое определения коэффициента жесткости канатов //Механиз. стр-ва. 1994. - № 12. С. 12-13.

15. Бурцев Ю.А., Мансуров С.М., Тимофеев Г.А. Автономная вариационная станция для геомагнитных исследований в Антарктиде // Геомагнитное приборостроение. М.: Наука, 1977.

16. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: ACT: Аст-рель, 2006.-991с.

17. Геофизический комплекс GI-MTS-1. Техническое описание. С-Пб.: СПбФ ИЗМИР АН, 2009. -38 с.

18. Гетман И.П., Устинов Ю.А. О методах расчета канатов. Задача растяжения-кручения // Прикладная математика и механика, 2008. Том 72. №1. С. 81-90.

19. Гордин В.М. Очерки по истории геомагнитных измерений. М.: ИФЗ РАН, 2004.-162 с.

20. Гринкевич Г.И. Магниторазведка. М.: Недра, 1979. 256 с.

21. Диевский В.А. Теоретическая механика. СПб.: изд. Лань, 2005. -320 с.

22. Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1 + Simulink 5 и MATLAB 7 + Simulink 6 в математике и математическом моделировании. М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

23. Жилин П.А. Прикладная механика. Теория тонких упругих стержней: Учеб.пособие. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2007. 101 с.

24. Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. -М.: Наука, 2001.

25. Зубов Л.М. Нелинейная задача Сен-Венана о кручении, растяжении и изгибе естественно скрученного стержня // Прикладная математика и механика, 2006. Том 70. №2. С. 332-343.

26. Иноземцев, А.Г. Инженерная метрология и информационные технологии точных и узкополосных измерений / А.Г. Иноземцев, С.А. Иноземцев, О.М. Петров. Москва: Компания Спутник+, 2006. - 410 с.

27. Интернет-портал ОАО "Каменскволокно". http://www.aramid.ru/index.php.

28. Информационно-измерительная техника и технологии / В. В. Косулин, В. Е. Леонтьев, Р. Г. Тахавутдинов Казань: Казанский энергетический ун-т, 2006. - 347 с.

29. Карцев В.П. «Магнит за три тысячелетия». 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1988.31 .Келли А. Инженерный триумф углеволокон // Композиты и наноструктуры, 2009, №1. С. 38-49.

30. Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. Москва, Постмаркет, 2000

31. Козлов М.Г. Метрология и стандартизация: Учебник. М., СПб.: Изд-во «Петербургский ин-т печати», 2001. — 372 с.

32. Коэрцитиметр, БСЭ http://bse.sci-lib.com/article065539.html.

33. Кротевич Н.Ф. Магнитные микровариационные измерения и аппаратура для магни- тотеллурических исследований. Новосибирск: Наука, 1972.

34. Кузнецов А.О. Выбор датчиков для системы магнитного зрения // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 64.1 сессия научной школы «Задачи механики и проблемы точности в приборостроении» /

35. Гл. ред. д.т.н., профессор В.Н. Васильев СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. С.173-175.

36. Курс теоретической механики. / Дронг В.И., Дубинин В.В., Ильин М.М. и др. Под ред. К.С. Колесникова. М.: МГТУ им Н.Э. Баумана, 2005.

37. Лазарев Л. Курская магнитная аномалия по работам Комиссии при Академии наук. Москва. Физический Институт М. Н. И. и Институт Биологической Физики при Н. К. 3. 1920 г.

38. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М., Наука, 1977.

39. Лячнев, В.В. Основы теории измерений физических величин. Учеб. пособие / В.В. Лячнев, Т.Н.Сирая, Л.И. Довбета; СПб.: Изд-во СПбГЭ-ТУ "ЛЭТИ", 2004 (Акад. тип. Наука РАН) - 308с.

40. Магнитометр, БСЭ http://bse.sci-lib.com/article072427.html.

41. Магнитометр, Вики, http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/655593.

42. Магнитометр, ФЭ. Электронный ресурс Феррозонд, БСЭ. http://bse.sci-lib.com/articlel 15891 .html.

43. Магниторазведка. Справочник геофизика./Под ред. Никитского В.Е., и Глебовского Ю.С. -М.: Недра, 1980. 367 с.

44. Маркин Н. С. Основы теории обработки результатов измерений: Учебное пособие для средних специальных учебных заведений. М.: Издательство стандартов, 1991, - 176 с, ил.

45. Марков А. А., Основы алгебраической теории кос, Тр. Матем. ин-та им. В. А. Стеклова, Изд-во АН СССР, М.-Л, 1945. 53 с.

46. Мельников A.A. Цифровые измерительные устройства: Учеб.пособие: Для студентов вузов, обучающихся по спец. 190900 Измерит, информ. техника и технологии / A.A. Мельников. - М. : Изд-во МГОУ, 2004.

47. Мусалимов В.М. Механика деформируемого кабеля. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005.-203 с.

48. Мусалимов В.М., Сергушин П.А. Аналитическая механика. Уравнение Лагранжа второго рода. Свободные колебания: Учебное пособие. -СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. 53 с.

49. Мусалимов В.М., Смолина И.Ю., Швецов М.А. Некорректные задачи определения упругих характеристик тел с криволинейной анизотропией. 1984, Тбилиси, П Всесоюзн. конференция по теории упругости. Тезисы докладов, С.198-199.

50. Мусалимов В.М., Соханев Б.В. Механические испытания гибких кабелей. Томск, 1984.

51. Одинцов В.И. Методы и результаты оптимизации магнитных систем оптико-механических кварцевых магнитометров. Препринт ИЗМИР АН №6 (953). М.: ИЗМИР АН, 1991.-20 с.

52. Патент РФ № 2287837, МПК в 01 Я 33/038, опубликованный 20.12.1006 в Бюл. № 32. («Датчик магнитометра», авторы: Копытен-ко Ю.А., Коробейников А.Г., Мусалимов В.М., Петрищев М.С., Сергушин П.А., Ткалич В.Л.).

53. Петленко A.B., Коробейников А.Г., Сергушин П. А. Метод определения местоположения щели и контроля качества термосоединений на основе магнитных измерений // СПбГУ ИТМО СПб: СПбГУ ИТМО, 2009.- Вып. 66. - с.26-32.

54. Петрищев М.С. Динамика маятниковых систем в условиях механических и магнитных вибраций: дис. канд. техн. наук : 05.02.18 СПб., 2007. -139 с.

55. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. М., изд-во МГУ, 1984.

56. Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем 2. изд., перераб. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004 -400 с.

57. Резников С.С. Методика и технические средства механических испытаний тел, имеющих спирально-анизотропную структуру: дис. канд. техн. наук: 05.11.01. СПб., 2009. 115 с.

58. Рекач В.Г. Руководство к решению задач прикладной теории упругости. Учеб.пособие.2-е,испр.и доп. М.: Высшая школа, 1984. 287 с.

59. Розе Н., Трубятчинский Н. и Яновский Б., Земной магнетизм и магнитная разведка, Л.-М., 1934.

60. Романова Н.М., Устинов Ю.А. Задача Сен-Венана об изгибе цилиндра с винтовой анизотропией // Прикладная математика и механика, 2008. Том 72. №4. С. 668-677.

61. Сергушин П.А. Динамика скважинных приборов // Сборник трудов Девятой сессии Международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» УРВ-09, С. 322-325.

62. Сергушин П.А. Маятник Ланчестера на вибрирующем основании // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 65. СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - с.63-68.

63. СергушинП.А. Моделирование динамики магнитостатического вариометра // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 37. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА. Труды молодых ученых / Гл. ред. д.т.н., проф. В.Н. Васильев СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. С. 333-338.

64. Скрынников Р.Г. Стабилизаторы напряженности магнитного поля. Л.: «Энергия», 1975. 144 с.

65. Сопротивление материалов / Дарков A.B., ШпироГ.С., 5-е изд., пере-раб. и доп. М. Высш. шк. 1989. 622 с.

66. Сурин В.М. Прикладная механика Минск: ООО "Новое знание", 2006.-388 с

67. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Наука, 2005.

68. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.:Наука, 1967. -444 с.

69. Упырь Р.Ю. Динамика механических колебательных систем с учетом пространственных форм соединения элементарных звеньев: дис. канд. техн. наук: 01.02.06, Иркутск, 2009. 189 с.

70. Хмелевской В.К. Геофизические методы исследования земной коры. Кн. 1.- Дубна: Международный университет природы, общества и человека "Дубна", 1997.

71. Черемисин, А.И. Измерение физических величин и математическая обработка результатов измерений : учебное пособие для студентов технических специальностей / А.И. Черемисин, В.Л. Мясников, Ю.К. Устинов; СПб. : Изд-во СПбГУКиТ, 2004. - 49 с.

72. Черных К.Ф. Введение в анизотропную упругость. М.: Наука. 1988, — 132 с.

73. Шевчук, В.П. Расчет динамических погрешностей интеллектуальных измерительных систем / В.П. Шевчук. Москва: Физматлит, 2008. -283 с.

74. Щепетов, А.Г. Теория, расчет и проектирование измерительных устройств: 1, 2 ч. / А.Г. Щепетов. Москва : Стандартинформ, 2006. -248 с.

75. Яновский Б. М. Земной магнетизм. Учебное пособие. Изд. 4-е перераб. и дополн. Под ред. В. В. Металловой. Л. Изд-во Ленингр. ун-та 1978.

76. Bolotnik N.N., Pivovarov M., Zeidis I., Zimmermann K., Jatsun S.F. Dynamics of Vibration Driven Systems // Journal of Computer and Systems Sciences International, 2006, Vol. 45, No. 5, pp. 831-840.

77. Brookstein D. S. Joining methods for advanced braided composites // Composite Structures, Vol. 6, Issue 1-3, 1986, pp. 87-94.

78. Caruso M.J., Bratland T., Smith C.H. and Schneider R. A new perspective on magnetic field sensing. // Sensors, December 1998, P. 34-46.

79. Chouaieb N., Maddocks J.H. Kirchhoff s problem of helical equilibria of uniform rods // Elasticity, 2004, Vol. 77, p. 221-247.

80. Dynamic Similitude of Impact Response in Composite Structures // Proceedings of ESMC2009, MS-13.

81. Freger G. E., Karvasarskaya N. A. Kireev I. Yu. Basic problems of the mechanics of spirally anisotropic media // Mechanics of Composite Materials, 1991, Vol. 26, No. 4, pp. 447-452.

82. Kazakevitch M. I., Volkova V. E. Application of extended phase space to investigation of forced biharmonic oscillations // Proceedings of XXIICTAM, 2004, SM-2512632.

83. Krasnikovs A., Case S. Creep rupture and fiber breaks accumulation in unidirectional composite // Proceedings of XXI ICTAM, 2004, SM-2310242.

84. Linn J., Lang H. A Multibody System Type Modelling Approach to Geometrically Exact Rods using Geometric Finite Differences // Proceedings of ESMC2009, MS-14.

85. Melro, A.R. Camanho P.P., Pires F.M.A., Pinho S.T. Simulation of the Micromechanical Non-Linear Behaviour of Long-Fibre Reinforced Polymers // Proceedings of ESMC2009, MS-03.

86. Moroz J. D., Nelson P. Entropie Elasticity of Twist-Storing Polymers // Macromolecules, 1998, 31 (18), pp. 6333-6347.

87. Richard T., Germay C., Detournay E. Self-excited stick-slip oscillations of drag bits // Proceedings of XXIICTAM, 2004, SM-2512535.

88. Sergushin P., Perechesova A., Petrishchev M. The device for manufacturing torsion bars with helical anisotropy UISAT-1 // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June 2 July 2009. Vol 4. P. 418-421.

89. Sergushin P., Perechesova A., Petrishchev M. The torsion magnetic variometer with Kevlar-hanger-based sensor // Proceedings of ISMTII-2009, St. Petersburg, 29 June 2 July 2009. Vol 4. P. 411-414.

90. Tarnopol'skii Yu. M., Kulakov V. L., Zakrzhevskii A. M., Mungalov D. D. Textile composite rods operating in torsion // Composites Science and Technology, Vol. 56, Issue 3, 1996, pp. 339-345.

91. Zubov L.M. Exact nonlinear theory of bending and torsion of elastic rods // Proceedings of XXI ICTAM, 2004, SM-611598.