6.4. Подкласс 4.4. Переход к фепольным системам

Стандарт 4.4.1. «Измерительный» протофеполь

Веполи с немагнитными полями имеют тенденцию перехода в «протофеполи», то есть веполи с магнитным веществом и магнитным полем.

Пример 6.17. Навигация по магнитным полям внутри зданий

Внутри больших зданий (торговые центры, музеи и т. п.) не помешала бы система навигации. Однако здесь спутниковая навигация не работает. Из положения пытаются выходить, используя Wi-Fi-роутеры или установленные в смартфонах акселерометры и гироскопы. Финская компания IndoorAtlas предлагает ориентироваться с помощью уникального профиля магнитных полей, которым обладают здания с металлическими элементами конструкции (например, из железобетона). Для этого необходимо снять карту магнитных полей в здании, а также оснастить смартфон или планшет магнитным датчиком и соответствующим программным обеспечением. Данный метод навигации сможет обеспечить точность определения места порядка 0,1—2,0 м88.

Пример 6.18. Система GoalRef

Система GoalRef разработана немецким институтом прикладных исследователей Fraunhofer совместно с датской компанией Select Sport. Она использует низкочастотное магнитное поле. В рамке ворот установлены катушки индуктивности. Мяч оснащен пассивной электронной схемой, встроенной между наружными кожаными и надувными внутренними слоями. Программное обеспечение контролирует состояние магнитного поля в цепи и может обнаружить изменение, которое происходит в нем из-за прохождения катушек в шаре по линии.

После обнаружения система посылает зашифрованный радиосигнал в реальном времени на наручные часы, которые носят рефери, которые вибрируют и показывают сообщение о том, что гол был забит (рис. 6.6)89.

Рис. 6.6. Система GoalRef90

Стандарт 4.4.2. «Измерительный» феполь

Если нужно повысить эффективность обнаружения или измерения «протофепольными» и вепольными системами, то необходимо перейти к феполям, заменив одно из веществ ферромагнитными частицами (или добавив ферромагнитные частицы) и обнаруживая или измеряя магнитное поле:

Пример 6.19. Определение толщины стенок

Толщина стенок полых изделий из диэлектрических материалов определяется путем введения в полость изделия магнитного порошка, создавая замкнутую магнитную цепь между порошком и индуктивным датчиком сквозь стенку изделия, а по величине индуктивности датчика определяют ее толщину. Кроме того, с целью повышения точности измерений, на порошок воздействуют с внешней стороны стенки изделия постоянным магнитным полем, а со стороны полости изделия — электростатическим полем, при этом для измерений используют индуктивный датчик без ферромагнитного сердечника (рис. 6.7)91.

Рис. 6.7. Определение толщины стенок. Патент РФ 1 188 520

1 — изделие; 2 — измерительный датчик; 3 — электромагнит; 4 — магнитный порошок; 5 — электрод.

Пример 6.20. Определение уплотняемости магнитного порошка

Уплотняемость и формуемость магнитных порошков рассчитываются по результатам измерения намагниченностей насыщения и насыпной плотности порошка92.

Стандарт 4.4.3. Комплексный «измерительный» феполь

Если нужно повысить эффективность обнаружения или измерения системы путем перехода к феполю, а замена вещества ферромагнитными частицами недопустима, то переход к феполю осуществляется построением комплексного феполя, вводя добавки в вещество:

Пример 6.21. Магнитопорошковый контроль

На контролируемую деталь насыпают магнитный порошок и помещают в магнитное поле. В месте дефекта образуется валик из порошка. Порошок убирают и в место дефекта помещают магнитную жидкость и измеряют ее электрическое сопротивление. По значению сопротивления определяют глубину дефекта93.

Стандарт 4.4.4. «Измерительный» феполь на внешней среде

Если нужно повысить эффективность обнаружения или измерения системы путем перехода от веполя к феполю, а введение феррочастиц недопустимо, то феррочастицы следует ввести во внешнюю среду.

Пример 6.22. Иммуноанализ

В качестве основы иммуносорбента используют вермикулит или смесь вермикулита с магнитным порошком. За счет этого значительно увеличивается иммунохимическая активность, что позволяет получить более точные результаты анализа94.

Стандарт 4.4.5. Использование физэффектов

Если нужно повысить эффективность фепольной измерительной системы, необходимо использовать физические эффекты, например, переход через точку Кюри, эффекты Гопкинса и Баркгаузена, магнитоупругий эффект и т. д.

Пример 6.23. Уровнемер

Дискретный уровнемер содержит магнит, соединенный с датчиком положения, например поплавком, усилитель, счетчик импульсов и чувствительный элемент, выполненный в виде протяженного проводника, например струны или ленты, изготовленного из материала, испытывающего скачки Баркгаузена при перемагничивании, например из технически чистого железа, концы которого электрически соединены через усилитель со входом счетчика импульсов, регистрирующего число скачков Баркгаузена95.

Пример 6.24. Анализ ферромагнитных изделий

Электромагнитный анализ ферромагнитных изделий осуществляют путем наведения магнитного поля с напряженностью, достаточной для проявления эффекта Баркгаузена, а к исследуемому участку намагниченного изделия прикладывается низкочастотное переменное магнитное поле, вызывающее движение магнитных доменов. Определяют напряженность магнитного поля, наведенного в ответ на воздействие магнитного поля и переменного магнитного поля. Было обнаружено, что напряженность магнитного поля в непосредственной близости к дефектному участку имеет другую величину, и эта информация может использоваться для определения различных параметров изделия. В одной из систем используется быстрое сканирование и контроль труб с целью обнаружение и определения местоположения дефектов96.