ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. №11
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

 

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.4

УДК: 534.143; 534.134; 535.312.2; 537.63

 

РАЗРАБОТКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ С ТОРСИОННЫМ ПОДВЕСОМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

 

А. Ю. Гришенцев1, А. Г. Коробейников1,2, В. А. Горошков1, Р. И. Чернов1, А. В. Тихомиров1, О. В. Козин1

 

1 Университет ИТМО, 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49

2 Санкт-Петербургский филиал ФГБУН Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 5

 

Статья поступила в редакцию 15 октября 2021 г.

 

Аннотация. В работе выполнено моделирование и поиск конструкционного решения магнитооптического датчика градиента магнитного поля с торсионным подвесом чувствительного элемента. Разработана математическая модель, произведено моделирование в программной среде Wolfram Mathematica. Произведено сравнение и выбор воздушного, жидкостного и магнитоиндукционного успокоителей с точки зрения целесообразности и эффективности применения. Результаты анализа показывают, что наиболее эффективным является магнитоиндукционный успокоитель, позволяющий получить необходимую скорость затухания переходных процессов в системе «магнит на торсионном подвесе» при этом, не влияя принципиальным образом на конструкцию. Объектом исследования является датчик градиента магнитного поля с торсионным подвесом чувствительного элемента. Предметом исследований являются физические процессы, происходящие с датчиком градиента магнитного поля с торсионным подвесом чувствительного элемента при изменении внешнего магнитного поля. Цель исследований: разработка базовых конструкционных решений, моделирование и анализ магнитооптического датчика градиента магнитного поля с торсионным подвесом чувствительного элемента.

Ключевые слова: датчик градиента магнитного поля, магнитооптическая система, математическое моделирование, управление переходными процессами, электромагнитное поле

Abstract. The work has been done to simulate and search for a design solution for a magneto-optical sensor of a magnetic field gradient with a torsion suspension of a sensitive element. A mathematical model has been developed and simulation in the Wolfram Mathematica software environment has been performed. A comparison of air, liquid and magnetic-induction dampers has been made and a selection of the most effective solution has been carried out. The results of the analysis have shown that the most effective solution is the magnetic-induction damper, which allows changing of transition processes duration without direct affection on the sensitive element.  Adjustment of the transient process velocity allowed achieving optimal system reaction time.  The object of the study is the sensor of the magnetic field gradient with the torsion suspension of the sensitive element. The subject of research is physical processes with a magnetic field gradient sensor with a sensible torsion suspension when changing the external magnetic field. Research objective: development of basic design solutions, modeling, and analysis of the magneto-optical sensor of the magnetic field gradient with the torsion suspension of the sensitive element.

Key words: magnetic field gradient sensor, magneto-optical system, mathematical modeling, transient control, electromagnetic field

Литература

1.  Петров Ю.П., Гимашев В.И., Щербинина Т.А., Данилов Ю.Л. Геофизические устройства на основе магнитных подвесов. Геология и полезные ископаемые Западного Урала. 2010. №10. С.214-217.

2. Сергушин П.А., Мусалимов В.М. Моделирование динамики магнитостатического вариометра.  Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2007. №37. С.333-338.

3.  Тимошенков С.П., Бойко А.Н., Симонов Б.М., Зотов С.А., Анчутин С.А. Расчет и оптимизация конструкции подвесов чувствительных элементов микроэлектромеханических устройств. Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2006. №3. С.66-69.

4.  Коробейников А.Г., Перечесова А.Д., Калапышина И.И. Исследование параметров полимерного подвеса чувствительного элемента в магнитометрическом приборе для измерения низкочастотных магнитных полей. Сборник статей XXV Всероссийской конференции и 16-ой Школы молодых ученых. Структура и динамика молекулярных систем. Национальный парк Марий Чодра, озеро Яльчик. 2018. С.75-82.

5.  Сергушин П.А. Магнитовариометр как средство измерения магнитных полей. Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2006. №28. С.173-175.

6.   Преображенский А.А. Аналоговые электроизмерительные приборы. Москва, Высшая школа. 1979. 352 с.

7.   Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: Учебник для машиностроит. и приборостроит. спец. ВУЗов. – 5-е изд., перераб. и доп. Москва, Высшая школа. 1990. 607 с.

8. TCD1304DG CCD Linear Image Sensor [online]. Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation. TOSHIBA CORPORATION. Дата обращения: 15.10.2021. URL: https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/semiconductor/product/linear-image-sensors/detail.TCD1304DG.html

9.   Гришенцев А.Ю., Коробейников А.Г., Бондаренко И.Б. К вопросу о сверхразрешении чувствительных матриц. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2016. №10. URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct16/3/text.pdf

Для цитирования:

Гришенцев А.Ю., Коробейников А.Г., Горошков В.А., Чернов Р.И., Тихомиров А.В., Козин О.В. Разработка и моделирование магнитооптического датчика градиента магнитного поля с торсионным подвесом чувствительного элемента. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.4