|
1.3.Анализ информативных параметров и моделей сигналов магнитных и магнитно-акустических шумов МШ и МАШ при циклическом перемагничивании каждый представляет собой периодически нестационарный случайный процесс, описываемый большим числом детерминированных параметров [5, 13, 16, 27, 99]. Период нестационарности процесса равен половине периода перемагничивания. Правильный выбор информативного параметра в большинстве случаев определяет принципиальную возможность решения задачи контроля. Поэтому целесообразно рассмотреть наиболее употребительные в неразрушающем контроле информативные параметры МШ и МАШ. Общим для последовательности сигналов ЭДС СБ и МАШ при квазистатическом перемагничивании является их случайный характер, что объясняется как необратимостью СБ, так и флуктуациями критических полей старта, длительности и моментов возникновения СБ. Тем не менее, при динамическом перемагничивании поток импульсов ЭДС СБ и МАШ на выходе преобразователя модулируется достаточно стабильно медленноизменяющейся функцией поля и может быть представлен в виде: 0 = (1.4) где А; амплитуда импульса ЭДС СБ; Fj(t) функция, описывающая форму импульса; Tj момент возникновения импульса; N количество импульсов. При этом N, Ai, ri случайные величины; Fi(t) случайная функция. 24 |
ферромагнетиков и, следовательно, данный тип доменных границ не дает вклад в величину МАШ [27, 39, 42, 46, 100]. Методика исследования МАШ известна [27, 130, 148, 154] и отражена на рис. 3.7. Исследуемый образец перемагничивается линейно изменяющимся магнитным полем H(t), возникающие при этом сигналы МАШ e2(t), регистрируются пьезопреобразователем. Регистрируемый таким образом поток импульсов характеризуется следующим образом: 1. Форма импульса МАШ имеет вид периодического затухающего сигнала (рис.2.29). 2. МАШ максимальна у материалов с большей магнитострикцией насыщения. При этом отношение сигнал/шум в преобразователях МАШ меньше, чем при регистрации МШ [27]. 3. Распределение мощности сигналов МАШ на полупериоде перемагничивания в конструкционных сталях имеет два максимума на «изгибах» петли гистерезиса и минимум между ними в области коэрцитивной силы [23]. 4. Параметры сигналов МАШ у материалов с положительной магнитострикцией (конструкционные стали) при изменении приложенных напряжений в упругой области меняется следующим образом: интенсивность МАШ уменьшается с увеличением растягивающей нагрузки и меняется неоднозначно при приложении сжимающих напряжений, увеличивается, а потом уменьшается [23, 27]. 5. Характерной особенностью МАШ является то, что сигналы регистрируются со всего объема перемагничивания ферромагнетика. Таким образом, использование при контроле сигналов МАШ дополняет магнитный ЭБ, и их совместное применение более полно отражают процессы перемагничивания ферромагнитных материалов. 1.3 АНАЛИЗ ИНФОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И МОДЕЛЕЙ СИГНАЛОВ МШ И МАШ. щ МШ и МАШ при циклическом перемагничивании каждый представляет собой периодически нестационарный случайный процесс, описываемый большим числом детерминированных параметров [5, 19, 27, 94]. Период нестационарности процесса равен половине периода перемагничивания. Правильный выбор информативного параметра в большинстве случаев определяет принципиальную возможность решения задачи контроля. Поэтому целесообразно рассмотреть наиболее употребительные в неразрушающем контроле информативные параметры МШ и МАШ. Общим для последовательности сигналов ЭДС СБ и МАШ при квазистатическом перемагничивании является их случайный характер, что 22 I объясняется как необратимостью СБ, так и флуктуациями критических полей старта, длительности и моментов возникновения СБ. Тем не менее, при динамическом перемагничивании поток импульсов ЭДС СБ и МАШ на выходе преобразователя модулируется достаточно стабильно медленноизменяющейся функцией поля и может быть представлен в виде: £ =]TA(.*F((7 г,), (1-4) /=1 где Ajамплитуда импульса ЭДС СБ и МАШ; Fi(t) функция, описывающая форму импульса; Tj момент возникновения импульса; N количество импульсов. При этом N, Aj, Х\ —случайные величины, Fj(t) случайная функция. Расчет характеристик (1.4), как случайного процесса ЭДС СБ, основывается на стохастическом уравнении движения доменной границы: тэх +fix +аксх = (1.5) где х,х , х соответственно ускорение, скорость и смещениеграницы; Р(х) давление на междоменную границу внешней силы, приложенной к ферромагнетику; т э эффективная масса движущей границы; Рс суммарный коэффициент сопротивления, учитывающий влияние микровихревых токов, магнитострикционное затухание; 0Скс коэффициент квазиупругой силы. К расчету ЭДС при перемагничивании ферромагнетика СБ можно подойти двумя путями. Первый заключается в решении стохастического уравнения (1.5). Однако при решении задачи в рамках первого подхода необходимо знать случайную функцию Р (х, t). Определение же этой функции наталкивается на значительные трудности. Основная сложность данного подхода заключается в оценке величины хн расстояния, пройденного доменной стенкой в результате скачка, через которую устанавливается связь импульса ЭДС и информативных параметров ЭБ со структурным состоянием ферромагнетика. В работах [18, 24, 82, 83] с использованием математического аппарата теории случайных процессов для ансамбля ферромагнитных кристаллов получено выражение, описывающее плотность распределения со(х„) через параметры случайной функции P(x,t) дисперсию <з, отражающую энергетический рельеф кристаллов, и характеристику частотных свойств этого рельефа функцию Iг ” . f / Однако, полученные выражения, в силу их сложности, неприемлемы для практического использования и, кроме того, отражают процессы перемагничивания лишь в ферромагнетиках с идеальной кристаллической структурой. 23 |