Вдосконалення методів визначення метрологічних характеристик магнітометричних інформаційно-вимірювальних систем - Автореферат

Національна академія наук України Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка Марусенков Андрій Анатолійович УДК 621.317.421 Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ МЕТРОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНІТОМЕТРИЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ 05.11.16 - інформаційно-вимірювальні системи Львів - 2006 Дисертацією є рукопис Робота виконана в Львівському центрі Інституту космічних досліджень Національної академії наук та Національного космічного агентства України. Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Корепанов Валерій Євгенович, Львівський центр Інституту космічних досліджень НАН та НКА України, м. Львів, заступник директора з наукової роботи. Серед засобів, призначених для дослідження слабких постійних магнітних полів, найбільше поширення знайшли інформаційно-вимірювальні системи (ІВС) на базі ферозондових магнітометрів (ФЗМ), які традиційно використовують для пошуку корисних копалин, вивчення просторово-часової структури магнітного поля Землі й планет, орієнтування й визначення місцезнаходження різних рухомих обєктів у магнітному полі Землі, контролю якості виробів, дослідження власних магнітних полів біологічних обєктів та ін. Через велику вартість таких систем вишукують інші методи атестації, наприклад, метод скалярного калібрування в магнітному полі Землі (Ф. Примдаль, Н. Олсен, Х. Мерайо). Для оцінки стабільності вимірювального каналу магнітометричної ІВС на коротших інтервалах часу використовують метод синхронних вимірювань геомагнітних варіацій, який полягає в порівнянні даних принаймні двох магнітометричних систем, одну з яких приймають за зразкову. Основний зміст дисертаційної роботи складають результати теоретичних і практичних розробок, проведених автором під час виконання ЛЦ ІКД держбюджетних тем „Супутниковий та наземний моніторинг іоносфери”, номер державної реєстрації 0103U005746 (2003-2007рр.), „Розробка та виготовлення дослідних зразків технічних засобів для польових геофізичних досліджень та сейсмопрогностичного моніторингу геологічного середовища”, номер державної реєстрації 0102U005131 (2002-2004 рр.), „Розробка та виготовлення автономної метеомагнітної станції”, номер державної реєстрації 0104U006214 ( 2004 р.) та декількох контрактів з рядом закордонних установ (№1258, №1327, №1348), а також у рамках проектів, фінансованих УНТЦ: „Розробка та створення ряду прецизійних вимірювальних перетворювачів для аналізу слабких магнітних полів” (№862, 1999-2002 рр.) та „Дистанційний локатор засобів пересування” (№Р-046, 2000-2001 рр.). Метою досліджень у дисертації є вдосконалення методів, що дозволяють визначати метрологічні характеристики вимірювального каналу магнітометричної інформаційно-вимірювальної системи без призупинення її неперервної роботи. Для реалізації цієї мети в роботі необхідно було вирішити такі задачі: · проаналізувати існуючі методи та засоби визначення метрологічних характеристик засобів вимірювань слабких магнітних полів та вибрати ті з них, які придатні для перевірки досліджуваного засобу без переривання його перманентної роботи; · розглянути особливості калібрування трикомпонентних магнітометричних інформаційно-вимірювальних систем методом порівняння даних синхронних вимірювань і знайти математичні вирази для оцінки методичної похибки визначення метрологічних характеристик магнітометричних ІВС залежно від характеру спектрів потужності геомагнітних варіацій та власних шумів ферозондового давача; · сформулювати вимоги до зразкового трикомпонентного засобу вимірювань магнітного поля; · провести аналіз сучасного рівня метрологічних характеристик магнітометричних інформаційно-вимірювальних систем геофізичного та космічного призначення та визначити перспективні напрями їхнього покращення; · сформулювати та розв’язати задачу створення магнітного поля компенсації з такою формою неоднорідності, яка б забезпечила інваріантність постійної перетворення котушки компенсації до зміни довжини або положення ферозонда; · знайти співвідношення складових частин сумарних втрат потужності для збудження ферозондового давача від різних факторів та визначити шляхи зменшення потужності споживання, що дозволить, з одного боку, покращити температурний режим давача, а з іншого - зменшити рівень його власних шумів; · провести практичну перевірку вдосконаленого методу синхронних вимірювань геомагнітних варіацій; · провести експериментальне дослідження ефективності котушки компенсації з покращеною стабільністю постійної перетворення. Магнітометр LEMI-011 впроваджено у науково-виробночому підприємстві “Потенціал” (м. Харків) для ІВС керованого буріння. Основні результати дисертаційної роботи були представлені на 8 вітчизняних та міжнародних науково-технічних конференціях: VI Krajowe Sympozjum Pomiarow Magnetycznych KSPM 2000, 18-20.10.2000, Kielce-Ameliowka, Poland; The 2nd International Symposium on Instrumentation Science and Technology, August 18-22, 2002, Jinan, China; Друга Українська конференція