Овчаренко1

**ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕРТОВ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ФЕРРОЗОНДОВ**  **Введение** Измерение магнитных полей является основой для огромного количества исследований, как в научной области, так и для практического употребления. Поэтому повышение чувствительности датчиков магнитного поля на основе феррозондов является важной задачей. В последние годы ферромагнитные материалы начинают широко использоваться для создания специальных чувствительных датчиков с целью поиска полезных ископаемых. Такие датчики позволяют сканировать земную поверхность и обнаруживать магнитные аномалии, которые свидетельствуют о расположении залежей руд разных металлов и других химических элементов и соединений.В последние годы ферромагнитные материалы начинают широко использоваться для создания специальных чувствительных датчиков с целью поиска полезных ископаемых. Такие датчики позволяют сканировать земную поверхность и обнаруживать магнитные аномалии, которые свидетельствуют о расположении залежей руд разных металлов и других химических элементов и соединений. Для употребления в геофизике и технике магнитных измерений нужны малогабаритные феррозондовые магнитометры с низким энергопотреблением, высокой помехоустойчивостью и пригодные для освоения в крупносерийном производстве. Стремление повысить частоту возбуждения феррозондов базируется, с одной стороны, на расширении информационных возможностей феррозондовых устройств, с другой - на миниатюризации и повышении надежности этих устройств. Расширение информационных возможностей заключается в том, что при повышении частоты поля возбуждения, в соответствии с известной теоремой Котельникова, повышается и верхняя предельная частота спектра измеряемого поля.Это приводит к возможности создания быстродействующих магнитометров, магнитометров переменных магнитных полей, магнитометров, для одновременного измерения постоянных и переменных полей и тому подобное.  **МАГНИТНАЯ ПЛЕНКА **  Магнитная пленка **-** слой магнитного вещества (обычно ферро- или ферримагнетика) толщиной от долей нанометра до нескольких микрометров с рядом особенностей атомно-кристаллической структуры, магнитной, электрической и др. физических свойств, отличающих плёнку от массивных магнетиков.

Магнитная пленка - удобный объект исследования свойств твёрдого тела, а также важный материал современной техники (интегральной электроники, СВЧ - техники и др. отраслей).[1] Плёнки получают электролитическим осаждением металлов и сплавов, вакуумным испарением и конденсацией вещества на подложке, катодным распылением мишени, выращиванием из раствора-расплава, методами газотранспортных реакций и др. методами. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Структура и свойства плёнок в сильной степени зависят от температуры испарения материала и температуры подложки, степени вакуума, чистоты подложки, скорости конденсации и угла падения молекулярного (атомного) пучка на подложку. В частности, состояние и чистота поверхности подложки определяют адгезию и прочность магнитной пленки. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">При большом переохлаждении и пересыщении твёрдого раствора в магнитной пленке возникают фазовая, структурная и субструктурная неравновесности: реализуются метастабильные состояния//,// высокотемпературные модификации и фазы, сильно пересыщенные растворы, создаются большие макро- и микронапряжения (деформации), в поликристаллических плёнках возникает очень высокая дисперсность кристаллитов и блоков, сильная разориентация блоков, избыточная концентрация дефектов решётки (вакансий, дислокаций и др.). Большое влияние на свойства плёнок оказывают разномасштабные поры. Монокристаллические плёнки с совершенной структурой получают выращиванием на монокристаллических подложках с решёткой близкого структурного типа и с близкими значениями параметра решётки (молекулярно-лучевая эпитаксия//,// газофазная, жидкофазная эпитаксия и др.). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">При исследованиях магнитной пленки из-за малого объёма магнитного вещества обычно приходится применять высокочувствительные приборы и методы [феррозонд//,// вибрационный магнитометр//,// магнитометр на эффекте Джозефсона, торсионный анизометр, методы магнитного резонанса на СВЧ и др.]. В то же время малая толщина магнитной пленки, их прозрачность или зеркальная поверхность позволяют применять для исследования плёнок оптические и магнитооптические методы (основанные на Керра эффекте и Фарадея эффекте), эллипсометрию//,// а также методы просвечивающей электронной микроскопии, обладающие высоким пространственным разрешением. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Принципиальным вопросом физики тонких плёнок является изучение т. н. размерных эффектов (изменение физических свойств при уменьшении толщины плёнок по сравнению со свойствами массивного магнетика). Изучение температурной зависимости спонтанной намагниченности Msсверхтонких магнитных пленок позволяет проверять квантовую теорию обменного взаимодействия электронов в двумерных атомных решётках, выявлять поверхностный магнетизм, поверхностную магнитную анизотропию. Прямое и косвенное обменное взаимодействие электронов изучается на специально приготовленных плёнках с "модулированной" атомной структурой (система чередующихся магнитных и немагнитных слоев толщиной в один или несколько нанометров). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Эксперименты показали, что заметное уменьшение Msнаступает лишь в магнитной пленке толщиной менее десятка атомных слоев (<3 нм) и у этих же плёнок обнаруживается векторое снижение температуры Кюри. С области низких температур Т наблюдается переход от известного Блоха закона, выполняющегося для толстых ферромагнитных плёнок, к почти линейному спаду намагниченности с температурой в сверхтонких магнитных пленках. Правда, такие "олигатомные" плёнки чаще всего уже не являются однородными, а имеют островковую структуру. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Спонтанная намагниченность Ms магнитной пленки определяется не только химическим составом, но и фазовым состоянием конденсата, зависящим от условий осаждения. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Фундаментальным свойством магнитной пленки является магнитная анизотропия, характеризуемая типом симметрии, ориентацией осей лёгкого намагничивания, энергетическими константами или напряжённостью эффективного поля анизотропии. Наряду с магнитостатической анизотропией формы и естественной кристаллографической магнитной анизотропией в монокристаллической магнитной пленке, в текстурированных поликристаллических плёнках (Со, MnBi и др.) может существовать значительно наведённая анизотропия различной природы: магнитоупругая (магнитострикционная) анизотропия; анизотропия направленного упорядочения атомов, осуществляющегося в процессе роста и термообработки магнитной пленки; анизотропия направленного роста зёрен; ориентация вытянутых пор; анизотропия распределения магнитных и немагнитных примесей по границам зёрен и др. При осаждении плёнок после термического испарения в вакууме в магнитной пленке возникает анизотропия, вызванная наклонным падением атомов на подложку с образованием цепочек кристаллитов (механизм самозатенения), с наклонной столбчатой структурой. При эпитаксиальном росте магнитной пленки из жидкой фазы со сложным ионным составом, напр. плёнок редкоземельных ферритов-гранатов, возникает ростовая анизотропия, обусловленная избирательным осаждением различных ионов в "открытые" додекаэдрической позиции определённой плоскости роста. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Результирующая анизотропия определяет тип магнитной доменной структуры и характер процессов намагничивания магнитной пленки. В плёнках с преобладающей анизотропией формы (фактор качестваQ<1) спонтанная намагниченность лежит в плоскости образца, и в этом случае образуются вытянутые т. н. плоские магнитные домены (ПМД). Основным процессом перемагничивания таких магнитных пленок вдоль оси лёгкого намагничивания является движение доменных стенок//,// наблюдается прямоугольная петля гистерезиса с коэрцитивной силой Нс//,// равной полю старта необратимого смещения стенок (границ). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">В плёнках с преобладающей перпендикулярной анизотропией (фактор качества Q>1) ось лёгкого намагничивания (ОЛН) ориентирована по нормали к поверхности. В таких магнитных пленках образуются круглые цилиндрические магнитные домены (ЦМД), плотная полосовая или лабиринтная доменная структура. В чистых, практически бездефектных плёнках петля гистерезиса очень узкая (Hc<1 A/см)и наклонённая. В определённом интервале значений внеш. поля //H//, приложенного вдоль ОЛН, наблюдаются равновесные ЦМД, которые легко передвигаются по плёнке под действием неоднородного магнитного поля. Эти подвижные ЦМД в ферритгранатовых магнитных пленках используются в качестве носителей информации в магнитных запоминающих устройствах (ЗУ). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">К концу 1980-х годов достигнут значительный прогресс в экспериментальном и теоретическом исследовании магнитных пленок - их магнитной микроструктуры, статики и динамики доменной структуры и структуры междоменных стенок. Обнаружено сильное влияние тонкой структуры стенок ("скрученности", наличия в них т. н. Блоха линий и Блоха точек) на их поведение в импульсном и высокочастотном магнитном поле. Присутствие линий Блоха, разделяющих разнополярные участки стенки, во-первых, заметно снижает подвижность стенки из-за дополнителного рассеяния электромагнитной энергии, а во-вторых, вызывает рост эффективной массы "жёсткой" стенки вследствие накопления кинетической энергии в линиях Блоха, перемещающихся вдоль движущейся стенки//.// Разрабатываются запоминающие устройства со сверхвысокой плотностью записанной информации, в которых битом является пара вертикальных линий Блоха, продвигающаяся вдоль замкнутой стенки полосового домена в феррит-гранатовых плёнках. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Тонкие магнитные пленки нашли широкое применение в вычислительной технике и автоматике, в оптоэлектронике и интегральной оптике. На базе магнитных пленок возникла новая отрасль науки и техники - магнитная микроэлектроника. Плёночная (интегральная) технология позволяет решать актуальные задачи микроминиатюризации элементной базы и схемотехники ЭВМ. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Магнитным пленкам пришли на смену таких дискретных магнитных элементов логических и запоминающих устройств, как ферритовые сердечники, трансфлюкторы и пластины с отверстиями. Вместо них было предложено использовать матрицы из пермаллоевых пятен толщиной ~100 нм или цилиндрических магнитных пленок (бронзовые проволоки, покрытые слоем пермаллоя толщиной около 1 мкм) с кольцевыми замкнутыми по окружности магнитными доменами. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Созданы т. н. доменные ЗУ, в которых элементом памяти является магнитный домен с определённой поляризацией спонтанной намагниченности. К ним относятся: устройства на плоских магнитных доменах, продвигающихся в низкокоэрцитивных каналах; ЗУ на подвижных ЦМД диаметром около 1 мкм, на решётках ЦМД. Помимо записи, продвижения, хранения и считывания цифровой информации доменные устройства на магнитных пленках обеспечивают производство основных логических операций (т. е. обработку информации). Твердотельные ЗУ на ЦМД обладают высокой надёжностью, компактностью, энергонезависимостью и малой чувствительностью к неблагоприятным внешним воздействиям. Огромная информационная плотность и ёмкость ЦМД-микросхем делает их конкурентоспособными с ЗУ на магнитных дисках и барабанах. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Другое перспективное направление развития информационно-вычислительных систем состоит в разработке магнитооптической памяти на магнитных пленках (магнитооптические диски). Это направление предполагает использование лазеров, записи информации термомагнитным способом, а считывание - с помощью магнитооптических эффектов Керра или Фарадея. В качестве реверсивной среды - носителя информации служат магнитные пленки из соединений типа TR (Т - переходный металл, В - редкоземельный элемент), обеспечивающие высокую плотность записи и надёжное магнитооптическое считывание. Плёнки с высокой магнитооптической добротностью (напр., Bi-содержащие феррит-гранатовые плёнки) используются в оптических дефлекторах и модуляторах, вентильных и переключательных устройствах волоконно-оптической линий связи. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Магнитно-мягкие (пермаллоевые) плёнки используются при создании магнитопроводов, полюсных наконечников с узким зазором в многоканальных интегральных магнитных головках для записи и индукционного считывания информации, для магниторезистивного считывания. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">В СВЧ-технике магнитные пленки применяются в виде фильтров поглощения и пропускания, фазовращателей и вентилей в интегральном исполнении. В этих устройствах используются такие явления, как ферромагнитный резонанс, спин-волновые эффекты и магнитоакустические колебания. ** ФЕРРОЗОНДОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ** <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Феррозондовый преобразователь магнитного поля, или феррозонд, предназначен для измерения и индикации постоянных и медленно меняющихся магнитных по­лей и их градиентов.[2] <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Действие феррозонда основано на изменении магнитного состояния ферромагнетика под воздействием двух магнитных полей разных частот. На рисунке 1 схематически показаны некоторые варианты конструкций феррозондов. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">В простейшем варианте феррозонд состоит из ферромагнитного сердечника и находящихся на нем двух катушек: катушки возбуждения ωв, питаемой пере­менным током, и измерительной (сигнальной) катушки ωи. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Сердечник феррозонда выполняется из материалов с высокой магнитной проницаемостью. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">На катушку возбуждения от специального генератора подается переменное напряжение с частотой от 1 до 300 кГц (в зависимости от уровня параметров и назначения прибора). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">В отсутствие измеряемого магнитного поля сердечник под действием перемен­ного магнитного поля, создаваемого током в катушке возбуждения, перемагничивается по симметричному циклу. Изменение магнитного поля, вызванное перемагничиванием сердечника по симметричной кривой, индуцирует в сигнальной катушке ЭДС, изменяющемуся по гармоническому закону. Если одновременно на сердечник действует измеряемое постоянное или медленно меняющееся магнитное поле Н0, то кривая перемагничивания меняет свои размеры и форму и становится несимметричной. При этом изменяется величина и гармонический состав ЭДС в сигнальной катушке. В частности, появляются четные гармонические составляющие ЭДС, величина которых пропорциональна напряженностииз­меряемого поля и которые отсутствуют при симметричном цикле перемагничивания. Феррозонды подразделяются на **стержневые одноэлементные** [3], **дифференциальные с разомкнутым сердечником** и **дифференциаль­ные с замкнутым (кольцевым) сердечником**. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Дифференциальный феррозонд, как правило, состоит из двух сердечников с обмотками, которые соединены так, что нечетные гармонические оставляющие практически компенсируются. Тем самым упрощается измерительная аппаратура и повышается чувствительность феррозонда. [4]  <span style="display: block; font-family: 'times new roman',times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Феррозонды отличаются очень высокой чувствительностью к магнитному полю. Они способны регистрировать магнитные поля с напряженностью до 10-4-10-5(∽10 -10 -10-11 Тл). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Современные конструкции феррозондов отличаются компактностью. Объем феррозонда, которым комплектуются магнитометры Г73, составляет менее 1 см3, а трехкомпонентный феррозонд для магнитометра Г74 вписывается в куб со стороной 15 мм. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Рис 1.Варианты конструкций феррозондов: а - одноэлементный стержневой; б - дифференциальный с разомкнутым сердечником; в - дифференциальный с замкнутым сердечником. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">В качестве примера на рисунке 2 приведена конструкция и габариты миниатюрного стержневого феррозонда. Конструкция феррозонда достаточно проста и не требует особых пояснений. Его сердечник изготовлен из пермаллоя. <span style="display: block; font-family: 'times new roman',times,serif; text-align: justify;"> <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Рис 2.Конструкция и габариты миниатюрного стержневого фер­розонда <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">За счет этого улучшается и форма выходных импульсов в измерительной обмотке феррозонда, что позволяет снизить погрешности схемы формирования сигнала «время-импульс». <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Диапазон измерения феррозондовых преобразователей типовой конструкции оставляет ±50...±100 А/м (±0,06...±0,126 мТл). Плотность магнитного шума в полосе частот до 0,1 Гц для феррозондов со стержневыми сердечниками составляет 30 - 40 мкА/м (м Ч Гц1/2) в зависимости от поля возбуждения, уменьшаясь с увеличением последнего. В полосе частот до 0,5 Гц плотность шума оказывается в 3-3,5 раза выше. При экспериментальном исследовании кольцевых феррозондов установлено, что уровень шума у них на порядок ниже, чем у феррозондов со стержневыми сердечниками. <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">Феррозонды широко применяются в аппаратуре, предназначенной для изме­рения параметров магнитного поля Земли и его вариаций (в частности, при поис­ке полезных ископаемых, создающих локальные аномалии магнитного поля); для измерения магнитного поля Луны, планет, межпланетного пространства; для обнаружения ферромагнитных предметов и частиц в неферромагнитной сре­де (например, в хирургии); в системах контроля за качеством выпускаемой про­дукции (в магнитной дефектоскопии и др.). <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">В феррозондах обнаружены существенные недостатки, ограничивающие их при­менение. Это невысокая геометрическая разрешающая способность, значительная зависимость основных параметров от воздействия климатических и механических факторов. Процесс изготовления феррозондов трудоемкий, и, следовательно, сто­имость их довольно высокая. Значительной сложностью отличается и аппаратура, в которой используются феррозонды. **<span style="font-family: 'Times New Roman','serif'; font-size: 19px;">ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРРОЗОНДОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСТРОЙСТВАХ ** <span style="display: block; font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px; text-align: center;">1. ДЕФЕКТОСКОПИЯ <span style="font-family: 'times new roman',times,serif; font-size: 19px;">Дефектоскопия - комплекс физических методов и средств неразрушающего контроля качества материалов, заготовок и изделий с целью обнаружения дефектов их строения. Методы дефектоскопии позволяют полнее оценить качество каждого изделия без его разрушения и осуществить сплошной контроль, что особенно важно для изделий ответственного назначения, для которых методы выборочного разрушающего контроля недостаточны. [5]  <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Несоблюдение заданных технологий параметров при обработке материала сложного химического и фазового состава, воздействие агрессивных сред и эксплуатации нагрузок при хранении изделия и в процессе его работы могут привести к возникновению в материале изделия различного рода дефектов - нарушений сплошности или однородности, отклонений от заданного химического состава, структуры или размеров, ухудшающих эксплуатационные характеристики изделия. В зависимости от величины дефекта в зоне его расположения изменяются физические свойства материала - плотность, электропроводность, магнитные, упругие характеристики и др. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Методы дефектоскопии основаны на анализе вносимых дефектом искажений в приложенные к контролируемому изделию физического поля различной природы и на зависимости результирующих полей от свойств, структуры и геометрии изделия. Информация о результирующем поле позволяет судить о наличии дефекта, его координатах и размере. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Дефектоскопия включает в себя разработку методов неразрушающего контроля и аппаратуры - дефектоскопов, устройств для проведения контроля, систем для обработки и фиксации полученной информации. Применяются оптические, радиационные, магнитные, акустические, электромагнитные (токовихревые), электрические, феррозондовые и др. методы. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Феррозондовый метод индикации использует активные преобразователи [6,7] - феррозонды, в которых на тонкий пермаллоевый сердечник намотаны катушки: возбуждающая, поле которой взаимодействует с полем дефекта, и измерительная, по эдс которой судят о напряжённости поля дефекта или о градиенте этого поля. Феррозондовый индикатор позволяет обнаружить в изделиях простой формы, движущихся со скоростью до 3 м/с, на глубине до 10 мм дефекты протяжённостью (по глубине) ~10% от толщины изделия. Для индикации поля дефекта применяются также преобразователи на основе Холла эффекта и магниторезисторные. После проведения контроля методами магнитной дефектоскопии изделие должно быть тщательно размагничено. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Вторая группа методов магнитной дефектоскопии служит для контроля структурного состояния, режимов термической обработки, механических свойств материала. Так, коэрцитивная сила углеродистой и низколегированной стали коррелируется с содержанием углерода и, следовательно, с твёрдостью, магнитная проницаемость - с содержанием ферритной составляющей, предельное содержание которой лимитируется из-за ухудшения механических и технологических свойств материала. Специальные приборы (ферритометры, a-фазометры, коэрцитиметры, магнитные анализаторы), использующие зависимость между магнитными характеристиками и другими свойствами материала, также позволяют практически решать задачи магнитной дефектоскопии. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Методы магнитной дефектоскопии используются также для измерения толщины защитных покрытий на изделиях из ферромагнитных материалов. Приборы для этих целей основаны либо на пондеромоторном действии - в этом случае измеряется сила притяжения (отрыва) постоянного магнита или электромагнита от поверхности изделия, к которой он прижат, либо на измерении напряжённости магнитного поля (с помощью датчиков Холла, феррозондов) в магнитопроводе электромагнита, установленного на этой поверхности. Толщиномеры позволяют производить измерения в широком диапазоне толщин покрытий (до сотен мкм) с погрешностью, не превышающей 1-10 мкм. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Значение дефектоскопии. Методы дефектоскопии применяются в различных областях народного хозяйства, способствуя совершенствованию технологии изготовления изделий, повышению их качества, продлению срока службы и предотвращению аварий. Некоторые методы позволяют при периодически контроле изделий в процессе их эксплуатации оценивать повреждаемость материала, что особенно важно для прогнозирования остаточного ресурса изделий ответственного назначения. В связи с этим непрерывно повышаются требования, предъявляемые к достоверности информации, получаемой при использовании методов дефектоскопии, а также к производительности контроля. Tак как метрологические характеристики дефектоскопов невысоки и на их показания влияет множество случайных факторов, оценка результатов контроля может быть только вероятностной. Наряду с разработкой новых методов дефектоскопии, основные направление совершенствования существующих - автоматизация контроля, применение многопараметровых методов, использование ЭВМ для обработки получаемой информации, улучшение метрологических характеристик аппаратуры в целях повышения достоверности и производительности контроля, использование методов визуализации внутренней структуры и дефектов изделия. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">2. БОРТОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Изобретение относится к магнитным измерениям на подвижных объектах, в частности к приборам, предназначенным для измерения компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли, а также магнитному курсоуказанию и навигации на транспортных средствах. Техническим результатом изобретения является повышение точности магнитных измерений на подвижном объекте исключением влияния электромагнитных помех от приемо-обрабатывающего устройства магнитоизмерительного прибора. Устройство содержит последовательно соединенные и взаимно близко расположенные трехкомпонентный датчик магнитного поля, жестко связанный с осями объекта, и приемо-обрабатывающее устройство, расположенное в фиксированном положении на объекте, включающее последовательно соединенные коммутатор, аналоговое запоминающее устройство, блок аналого-цифрового преобразования и микроЭВМ. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Широко известно применение датчиков магнитного поля земли в бортовых навигационных системах, в которых измерительные каналы преобразования и обработки геомагнитной информации содержат усилительно-преобразовательные устройства и вычислительные блоки многофункциональной обработки сигналов, требующие высокого энергопотребления, а следовательно, являющиеся источником излучения электромагнитных помех, влияющих на точность измерения датчиков магнитного поля. Непредсказуемый характер сильного изменения потребляемых токов значительно усложняет проблему измерения этих помех, а следовательно, исключается возможность их компенсации. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Так, например, известны бортовые магнитные компасы, содержащие многофункциональный канал преобразования и обработки информации и подключенный к его входам трехосный датчик магнитного поля, причем канал преобразования и обработки информации содержит устройства преобразования, вычислитель с портами приема и выдачи информации, измеритель углов и компенсатор магнитной девиации. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Магнитным компасом определяется магнитный курс подвижного объекта по результатам измерения датчика магнитного поля и измерителя углов соответственно компонент вектора индукции МПЗ и углов крена и тангажа объекта. В вычислителе осуществляется вычисление магнитного курса при использовании кодовых эквивалентов компонент вектора индукции и угловых величин, формируемых устройствами преобразования. Компенсатором девиации исключается влияние постоянных магнитных и электромагнитных помех объекта и помех от собственного оборудования. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Содержание энергопотребляемых устройств в канале преобразования и обработки информации, значительно увеличивающих его потребляемый ток, создает большие проблемы помехозащищенности, обусловленные переменным электромагнитным влиянием оборудования на магниточувствительный датчик. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Широко применяемым способом устранения влияния перечисленных помех при построении магнитоизмерительных приборов является разнесенное пространственное взаимное расположение магниточувствительного датчика и влияющего оборудования, в частности приемо-обрабатывающего оборудования, используемого для приема и обработки выходных сигналов датчика. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Обеспечивая высокую помехозащищенность, данный способ измерения значительно усложняет магнитоизмерительный прибор в целом ухудшением весогабаритных характеристик, обусловленных необходимостью применения соединительного жгута и разъемных соединений для связи датчика и измерительно-преобразовательного блока. Кроме того, для удаления датчика часто появляется необходимость применения выносных штанг специальной конструкции. Эти проблемы особенно заметно проявляются при осуществлении магнитных измерений на малых подвижных объектах (микро- и наноспутниках, беспилотных самолетах, малогабаритных подводных аппаратах и т.д.). <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Частичным устранением указанного недостатка является обеспечение возможности и условий конструктивного совмещения магниточувствательного датчика и приемо-обрабатывающего оборудования путем уменьшения электромагнитного и магнитного влияния последнего на датчик. Способами устранения указанного влияния являются уменьшение в составе оборудования ферромагнитных масс, уменьшение потребляемых токов, реализация бифилярной проводки токоведущих цепей. Создание новых материалов, развитие и возможность применения гибридно-пленочной или интегральной технологий при изготовлении магнитометров обеспечивают возможность изготовления миниатюрных датчиков магнитного поля и возможность применения бескорпусной элементной базы, сокращающей или исключающей наличие ферромагнитных масс, а возможность применения элементной базы с микромощным потреблением обеспечивает заметное снижение потребляемой мощности. Перечисленные обстоятельства обеспечивают в настоящее время возможность разработки и широкую перспективу применения моноблочной конструкции малогабаритных магнитометров, основанных на принципе конструктивного совмещения датчика магнитного поля и измерительно-преобразовательной части магнитометра. Примером известных и широко применяемых на подвижных объектах моноблочных магнитометров являются разработки ОАО Раменского приборостроительного конструкторского бюро, а также разработки зарубежных фирм. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Общим недостатком этих устройств является низкий функциональный ресурс, обусловленный отсутствием возможности применения в их составе мобильных вычислительных средств, из-за ограниченной помехоустойчивости. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Известно устройство для измерения модуля вектора индукции МПЗ выполненное в виде феррозондовой системы ориентации платформы по направлению вектора индукции магнитного поля, содержащей три ортогонально ориентированных феррозонда, измерительную цепь и исполнительные двигатели, которые устанавливаются на той же платформе, что и феррозонды так, что взаимное расположение феррозондов и двигателей остается неизменным, причем в качестве исполнительных двигателей применены контуры с током. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Ориентация платформы осуществляется с помощью исполнительных двигателей, управляемых выходными сигналами двух ориентирующих феррозондов, третий измерительный феррозонд ориентируется параллельно вектору индукции измеряемого поля, то есть показания измерительного феррозонда являются результатом измерения модуля вектора индукции МПЗ. В данном случае возможно сильное влияние магнитного поля контуров с токами на феррозонды, заметно снижающее точность измерения. Во избежание влияния магнитного поля контуров на феррозонды последние включаются в измерительную цепь в моменты, когда ток в упомянутых контурах отсутствует. То есть в данном устройстве реализован способ временного разделения процессов измерения и отработки сигналов рассогласования. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Тем не менее, данный принцип реализации временного разделения не исключает возможности влияния токопотребляющих устройств цепи измерения на феррозонды. Вынужденная их установка вдали от феррозондов за пределами платформы вызывает потребность дополнительных разъемных соединений и жгута связи, что усложняет устройство в целом. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Потребностью современных и перспективных средств магнитных измерений на подвижных объектах является обеспечение функциональной автономности, расширение их функционального ресурса, а также обеспечение и расширение возможности магистрально-модульного принципа информационного обмена на основе унифицированного интерфейса в бортовой информационно-измерительной системе. Эта потребность обусловлена необходимостью функционально-автономной обработки сигналов датчиков магнитного поля (усиление, аналоговое и аналого-цифровое преобразование, фильтрация и пр.), необходимостью определения параметров, функционально зависимых от компонент вектора измеряемой индукции МПЗ (углы ориентации и магнитный курс объекта, модуль вектора магнитной индукции, производные компонент вектора индукции, пространственные градиенты магнитного поля и пр.), а также необходимостью информационного обеспечения потребителей информационно-измерительной системы с помощью средств передачи информации. Обеспечение и реализация перечисленных возможностей перспективных средств магнитных измерений вызывает потребность значительного увеличения их потребляемых токов, создающих большие проблемы помехозащищенности, обусловленные переменным электромагнитным влиянием приемо-обрабатывающего оборудования на магниточувствительный датчик. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа является устройство для измерения полного вектора магнитного поля, содержащее последовательно соединенные, жестко связанные с объектом и взаимно близко расположенные трехкомпонентный векторный датчик магнитного поля и приемо-обрабатывающее устройство, включающее последовательно соединенные коммутатор, входы которого подключены к соответствующим выходам датчика магнитного поля, устройство обработки сигналов, выполненное, например, в виде блока аналого-цифрового преобразования и микроЭВМ, управляющий выход которой подключен к входу управления коммутатора. [8]  <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">3. МОНОБЛОЧНЫЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Изобретение относится к магнитным измерениям на подвижных объектах, в частности к измерениям компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли и магнитному курсоуказанию. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности магнитометра исключением влияния электромагнитных помех. Указанный результат достигается тем, что моноблочный феррозондовый магнитометр содержит три феррозонда с взаимно ортогональными магнитными осями и последовательно соединенными выходными обмотками и обмотками возбуждения, соединенными с соответствующими выходами коммутируемого блока возбуждения, усилительно-преобразовательный блок, подключенный к выходной обмотке первого феррозонда, генератор, первый выход которого подключен к частотному входу коммутируемого блока возбуждения, микроЭВМ с аналоговым входом, подключенным к выходу усилительно-преобразовательного блока, и входом управления режимом потребления тока, подключенным к ее первому управляющему выходу, и устройство управления демодулятором, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам управления фазочувствительного демодулятора усилительно-преобразовательного блока, первый и второй входы подключены соответственно ко второму и третьему выходам генератора, а третий вход подключен ко второму управляющему выходу микроЭВМ, вход тактовой частоты которой соединен с четвертым выходом генератора, а третий управляющий выход подключен к входу управления коммутируемого блока возбуждения. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности к приборам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ). <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Известны магнитометры моноблочной конструкции, характеризуемые конструктивным совмещением трехкомпонентного магниточувствительного датчика и измерительно-преобразовательного устройства в едином конструктивном модульном исполнении (моноблоке) при обеспечении в них условия магнитной и электрической совместимости, исключающей их взаимное влияние. В подобных устройствах важным способом исключения магнитного влияния измерительно-преобразовательного устройства на магниточувствительный датчик является обеспечение минимально возможного содержания в измерительно-преобразовательном устройстве ферромагнитных элементов и материалов, искажающих измеряемое магнитное поле, а также снижение потребляемых токов, являющихся источниками электромагнитных помех. Способами эффективного устранения ферромагнитных масс в подобных устройствах является применение гибридно-пленочной и интегральной технологий, исключающих необходимость применения металлосодержащих корпусов и материалов. Применение микромощной элементной базы заметно снижает уровень магнитных помех от токопотребляемых цепей и нагрузок в моноблочном магнитометре. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Невозможность или сложность применения в подобных магнитометрах устройств аналого-цифрового преобразования и вычислительных микропроцессорных средств, требующих заметно большого потребляемого тока, сильно ограничивает функциональные возможности известных моноблочных магнитометров. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа является феррозондовый магнитометр, содержащий три феррозонда с взаимно ортогональными магнитными осями и последовательно соединенными выходными обмотками и обмотками возбуждения, соединенными с соответствующими выходами коммутируемого блока возбуждения, последовательно соединенные усилительно-преобразовательный блок, подключенный к выходной обмотке первого феррозонда и измерительно-преобразовательный блок, генератор, первый выход которого подключен к частотному входу коммутируемого блока возбуждения, второй (прямой) и третий (инверсный) - к входу управления демодулятора усилительно-преобразовательного блока, а четвертый и пятый - к входам управления измерительно-преобразовательного блока с первого по четвертый управляющие выходы которого подключены к соответствующим входам управления коммутируемого блока возбуждения. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">С помощью данного устройства осуществляется измерение компонент и модуля вектора магнитной индукции.[9]

**<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 19px;">Выводы ** <span style="font-family: 'Times New Roman','serif'; font-size: 19px;">Феррозонды широко применяются в аппаратуре, предназначенной для изме­рения параметров магнитного поля Земли и его вариаций (в частности, при поис­ке полезных ископаемых, создающих локальные аномалии магнитного поля); для измерения магнитного поля Луны, планет, межпланетного пространства; для обнаружения ферромагнитных предметов и частиц в неферромагнитной сре­де (например, в хирургии); в системах контроля за качеством выпускаемой про­дукции (в магнитной дефектоскопии и др.). <span style="font-family: 'Times New Roman','serif'; font-size: 19px;">Однако, в феррозондах обнаружены существенные недостатки, ограничивающие их при­менение. Это невысокая геометрическая разрешающая способность, значительная зависимость основных параметров от воздействия климатических и механических факторов. Процесс изготовления феррозондов трудоемкий, и, следовательно, сто­имость их довольно высокая. Значительной сложностью отличается и аппаратура, в которой используются феррозонды. Кроме парогармоничных преобразователей шумы циклического перемагничивания создают препятствия и в ряде других устройств. Именно магнитный шум определяет минимально найденный уровень сигнала в устройствах, где ферромагнитные сердечники поддаются периодическому перемагничиванию полем достаточно большой амплитуды. С этими шумами часто связанные флуктуации магнитного поля в магнитных экранах, в переключающих ферритовых системах СВЧ диапазона, в установках по изучению ферромагнитного резонанса, в индуктивностях, которые изменяются, с ферромагнитными сердечниками, в ряде систем, которые содержат ферромагнитные пленки, магнитные полупроводники и т.п. Снижение уровня шумов во всех этих приборах связано с оптимальным выбором материала сердечников, режимом перемагничивания, рациональной конструкции прибора, а так же методикой статистической обработки результатов измерений. В моей дипломной работе изучалась возможность создания высокочувствительных к полю феррозондов с пленочными сердечниками, которые служат основой для подобных приборов. <span style="display: block; line-height: 150%; margin: 0cm 0cm 0pt; text-align: center; text-indent: 35.45pt;">

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif;">** Список литературы: ** <span style="font-family: 'times new roman',times,serif; font-size: 19px; text-align: justify;">1.http://itcriokhpi.wikispaces.com/file/view/%D0%9C%D0%90%D0%93%D0%9D%D0%98%D0%A2%D0%9D%D0%90%D0%AF+%D0%9F%D0%9B%D0%95%D0%9D%D0%9A%D0%90.mht/288426672/%D0%9C%D0%90%D0%93%D0%9D%D0%98%D0%A2%D0%9D%D0%90%D0%AF%20%D0%9F%D0%9B%D0%95%D0%9D%D0%9A%D0%90.mht 2.C:\Users\Юля\Desktop\1\11_2_8 Феррозондовые ПМП.mht[18.03.2009] 3. C:\Users\Юля\Desktop\1\Датчик магнитного поля на одностержневом феррозонде.htm[20.07.2011] 4.C:\Users\Юля\Desktop\1\Феррозондовые преобразователи магнитного поля.htm[06.10.2006] 5.C:\Users\Юля\Desktop\1\Компания Анкер - Статьи.mht[2011] 6.[] 7.http://slovare.coolreferat.com/%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%8C/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%B5%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F 8. C:\Users\Юля\Desktop\1\Патент на изобретение №2368872.mht[27.09.2009] 9. C:\Users\Юля\Desktop\1\Патент на изобретение №2382376.mht[20.02.2010]