|
дисперсность микронапряжений и который не учитывается в выражении (2.4). Поэтому при контроле микрои макронапряжений в ферромагнетиках предпочтительнее использовать аппарат корреляционного и регрессионного анализа взаимосвязи текущего числа выбросов МШ с напряжениями. 2.2. Энергетические и эмиссионные характеристики магнитноакустических шумов Причиной появления электрического напряжения <^(t) на пьезопреобразователе является скачок неупругой деформации А £т ь вызванный скачком Баркгаузена. Благодаря магнитострикционному механизму любые скачкообразные перемещения доменных границ (за исключением 180° СБ) вызывают скачки деформации в ферромагнетике. В общем случае эти скачки представляют собой стохастический процесс, отражающий перестройку доменной текстуры ферромагнетики, дискретный в пространстве и во времени. Рассчитать стохастический сигнал <^(t) является сложной задачей, требующей учитывать взаимосвязь магнитодинамических и упругих явлений в ферромагнетике, статистические свойства ферромагнитной среды, особенности измерительной аппаратуры. Учитывая, что среднее время между скачками доменной границы At (т.е. время «оседлого» пребывания границы в потенциальном минимуме) на несколько порядков превышает как период колебаний доменной границы в потенциальном минимуме, так и среднюю длительность скачка щ [55, 64] принимаем: 1) процесс необратимого намагничивания, представляющий собой последовательность СБ, можно трактовать как импульсный квазистационарный случайный процесс; 2) скачки стохастически независимы друг от друга, так как любые два из них либо разделены пространственно, либо разделены интервалом времени A t >> Т 0 ; 48 |
Поэтому при контроле микрои макронапряжений в ферромагнетиках предпочтительнее использовать аппарат регрессионного и корреляционного анализа взаимосвязи текущего числа выбросов ЭДС СБ с напряжениями (см. п. 6.4). 2.3.2 Метод определения текущих характеристик выбросов МШ за нулевой уровень селекции Использование текущих характеристик выбросов МШ модели п. 2.3.1 не всегда желательно в силу их зависимости от изменения уровня сигнала МШ, вызванного, например, варьированием зазора между преобразователем и изделием или нестабильностью коэффициента усиления измерительного канала приборов. Кроме того, когда отношение сигнал/шум на выходе первичного преобразователя мало, эти характеристики не позволяют получить удовлетворительную достоверность контроля. При этом часть импульсов ЭДС СБ "тонет” в собственном шуме аппаратуры и не регистрируется. В работах [88, 52, 89, 117, 119, 125, 1ИЗ] описан метод повышения избирательной чувствительности приборов, основанных на эффекте Баркгаузена, при малой чувствительности к изменению мешающих факторов, например зазора. Сущность метода заключается в использовании в качестве информативного параметра текущего числа выбросов случайного центрированного процесса МШ и собственных шумов измерительного канала (сигнала Ux рис. 2.23а) за уровень селекции Uc , в частности за нулевой уровень селекции (сигнала UBрис. 2.236). В этом случае временные функции, входящие в выражение (2.52) для числа выбросов J(t,с) определяется на основе суммирования двух случайных процессов МШ и собственного шума измерительного тракта. Положим, что эти процессы имеют собственные корреляционные функции KM(th t2) и KT(tlt t2), а также дисперсии сг2м (/) и a 2(t). В силу различной физической причины эти процессы независимы. В этом случае корреляционную функцию и дисперсию суммарного процесса (сигнала Ux рис. 2.23а) можно записать К ( ^ 2) =К М( ^ 2) +КТ«1,/2), # °'2(0 = сГм(0 + о-?(0(2.55) Поскольку усилители МШ обычно выполняют со значительной крутизной спада амплитудно-частотной характеристики, что необходимо для подавления помех, то усилитель в данном случае можно представить в виде последовательно соединенных идеальных фильтра с полосой пропускания А© и усилителя с коэффициентом усиления G. Тогда, корреляционная функция собственного шума измерительного канала имеет вид [79] 73 наложения импульсов ЭДС СБ [24, 19]. Уровень собственных шумов Uj определяется только характеристиками усилителя, поэтому параметр т будет уменьшаться с увеличением Ь. Это приводит к увеличению отношения "сигнал/шум". Увеличение полосы пропускания усилителя Fy приводит к уменьшению Sp. Для иллюстрации влияния параметров т и Sp на частоту выбросов на рис. 2.27 приведены зависимости J(c,t)/Fy, рассчитанные для различных значений т и Sp. Из графиков на рис. 2.27 видно, что увеличение Sp приводит к уменьшению частоты выбросов (кривые 1 и 3, 4 и 6). Возрастание величины т сопровождается ослаблением влияния параметра Sp на частоту выбросов, что объясняется большим вкладом шумов измерительного тракта. ф Относительно значения Up необходимо отметить следующее. Анализ выражения (2.63) показал, что уменьшение значения т целесообразно до величины порядка 0,1 , поскольку при изменении т в интервале 0 ч0,1 изменение частоты выбросов не превышает 0,5%. Поэтому изменение т в этих пределах из-за изменения, например, зазора между преобразователем и изделием практически не влияет на число выбросов МШ за нулевой уровень селекции. 2.4 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭМИССИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШ. Причиной появления электрического напряжения £(t) на пьезопреобразователе является скачок неупругой деформации A S , вызванный скачком Баркгаузена. Благодаря магнитострикционному механизму любые скачкообразные перемещения доменных границ (за исключением 180° СБ) вызывают скачки деформации в ферромагнетике. В общем случае эти скачки представляют собой стохастический процесс, отражающий перестройку доменной текстуры ферромагнетика* дискретный в пространстве и во времени. Рассчитать стохастический сигнал <^(t) является сложной задачей, требующей учитывать взаимосвязь магнитодинамических и упругих явлений в ферромагнетике, статистические свойства ферромагнитной среды, особенности измерительной аппаратуры. Учитывая, что среднее время между скачками доменной границы At (т.е. время «оседлого» пребывания границы в потенциальном минимуме) на несколько порядков превышает как период колебаний доменной границы в потенциальном минимуме, так и среднюю длительность скачка То [81, 92] принимаем: 1) процесс необратимого намагничивания, представляющийф собой последовательность СБ, можно трактовать как импульсный квазистационарный случайный процесс; 2) скачки стохастически независимы друг от друга, так как любые два из них либо разделены пространственно, либо разделены интервалом времени A t >> Т 0 ; •Р ь 82 |