|
DOI: 10.14489/td.2019.09.pp.020-027
Сандуляк А. А., Сандуляк А. В., Ткаченко Р. Ю., Сандуляк Д. А., Полисмакова М. Н., Киселев Д. О.
СРАВНЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯ МЕЖДУ СФЕРИЧЕСКИМИ ПОЛЮСАМИ ВЕСОВ ФАРАДЕЯ
(c. 20-27)
Аннотация. Приведены экспериментальные координатные характеристики индукции магнитного поля и ее градиента между полюсными наконечниками электромагнитной системы весов Фарадея, а именно наконечниками сферической формы, предпочтительными из-за возможности обеспечения зоны стабильности градиента – как рабочей зоны для размещения изучаемого образца. При тех же значениях тока питания обмоток и расстояния между наконечниками приведены альтернативные характеристики, полученные моделированием в программной среде COMSOL Multiphysics. Показано, что при заметном качественном сходстве модельных и экспериментальных характеристик различия их данных в рабочей зоне составляют: по индукции до 11 % и по градиенту до 24 % (свидетельствуя тем самым о вероятной погрешности итогового результата до 35 %), а по координате экстремума градиента до 5 %. Обсуждены вопросы определения поправочного (нормировочного для модельной характеристики) коэффициента; при его обоснованном значении 0,86 (т.е. при первоначальном искусственном снятии 14%-ной «систематической» погрешности, возможной в случае использования результатов моделирования) различия этих данных составляют соответственно до 4, 5 и 5 %.
Ключевые слова: весы Фарадея, полюса сферической формы, координатные характеристики индукции и градиента, моделирование, поправочный (нормировочный) коэффициент.
Sandulyak A. A., Sandulyak A. V., Tkachenko R. Yu., Sandulyak D. A., Polismakova M. N., Kiselev D. O. A
COMPARISON OF MODEL AND EXPERIMENTAL CHARACTERISTICS OF FIELD BETWEEN SPHERIC POLE PIECES AT FARADAY BALANCE
(pp. 20-27)
Abstract. Experimental coordinate characteristics of magnetic field induction and its gradient are obtained between pole pieces of Faraday balance electromagnetic system. Pole pieces have spheric form that is preferable by possibility of obtaining area with a stable gradient as a working area for specimen’s positioning. Alternative characteristics which are obtained by modeling at the program COMSOL Multiphysics are shown using the same values of supply current and distance between pole pieces as at the experiment. It is shown that together with qualitative commonality of model and experimental characteristics difference of its data at the working area are up to 11 % (by induction), 24 % (by gradient), hereby testify about probable error of conclusive result which is up to 35 %, and up to 5 % by coordinate of gradient extremum. Questions about determining correction factor are discussed (normalizing factor for model characteristic); at its proved value equals 0,86 (e.g. at starting exclude of 14 % «systematic» error, probably obtained at the case of using results after modeling) a differences of mentioned data are up to 4, 5, 5% accordingly.
Keywords: Faraday balance, spheric pole pieces, coordinate characteristics of induction and gradient, modeling, correction (normalizing) factor.
А. А. Сандуляк, А. В. Сандуляк, Р. Ю. Ткаченко, Д. А. Сандуляк, М. Н. Полисмакова, Д. О. Киселев (МИРЭА – Российский технологический университет, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
, E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. A. Sandulyak, A. V. Sandulyak, R. Yu. Tkachenko, D. A. Sandulyak, M. N. Polismakova, D. O. Kiselev (MIREA – Russian Technological University, Moscow, Russia)
A COMPARISON OF MODEL AND EXPERIMENTAL CHARACTERISTICS OF FIELD BETWEEN SPHERIC POLE PIECES AT FARADAY BALANCE
1. Сандуляк Д. А., Сандуляк А. А., Киселев Д. О. и др. Определение магнитной восприимчивости феррочастиц по данным восприимчивости их дисперсных образцов // Измерительная техника. 2017. № 9. С. 48 – 52.
2. Sandulyak A. A., Sandulyak A. V., Ershova V. et al. Definition of a magnetic susceptibility of conglomerates with magnetite particles. Particularities of defining single particle susceptibility // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. V. 441. P. 724 – 734.
3. Диканский Ю. И., Гладких Д. В., Куникин С. А., Золотухин А. А. О возможности магнитного упорядочения в коллоидных системах однодоменных частиц // Журнал технической физики. 2012. Т. 82. Вып. 5. С. 135 – 139.
4. Жерновой А. И., Комлев А. А., Дьяченко С. В. Определение магнитных характеристик наночастиц MgFe2O4, полученных глицин-нитратным синтезом // Журнал технической физики. 2016. Т. 86. Вып. 2. С. 146 – 148.
5. Балаев Д. А., Красиков А. А., Дубровский А. А. и др. Влияние низкотемпературной термообработки на магнитные свойства наночастиц феррогидрита биогенного происхождения // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 14. С. 88 – 96.
6. Петинов В. И. Магнитная анизотропия однодоменных частиц // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. № 1. С. 8 – 17.
7. Ушаков А. В., Карпов И. В., Лепешев А. А. и др. Плазмохимический синтез и основные свойства магнитных наночастиц CoFe2O4 // Журнал технической физики. 2016. Т. 86. № 1. С. 105 – 109.
8. Викулов В. А., Балашев В. В., Писаренко Т. А. и др. Влияние температуры синтеза на структурные и магнитные свойства пленок Fe3O4 на поверхности SiO2/Si(001) // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. № 7. С. 73 – 80.
9. Гусев А. П. Гистерезис магнитного поля поверхностных дефектов различных сталей при намагничивании приставным электромагнитом // Дефектоскопия. 2015. № 10. С. 24 – 32.
10. Ягола Г. К., Спиридонов Р. В. Измерение магнитных характеристик современных магнитотвердых материалов. М.: Изд-во стандартов, 1989. 196 с.
11. Чечерников В. И. Магнитные измерения. М.: Изд-во МГУ, 1969. 388 с.
12. Сандуляк А. А., Сандуляк А. В., Полисмакова М. Н. и др. Подход к координации малообъемного образца при реализации пондеромоторного метода определения его магнитной восприимчивости // Российский технологический журнал. 2017. № 2. С. 57 – 69.
13. Сандуляк А. А., Киселев Д. О., Сандуляк А. В. и др. Магнетометр Фарадея с полюсами сферической формы: 3D-оценка рабочих зон // Приборы. 2017. № 10. С. 4 – 7.
14. Bjork R., Zhou Z. The demagnetization factor for randomly packed spheroidal particles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019. V. 476. P. 417 – 422.
15. Im S. H., Park G. S. A Research on the Demagnetizing Factors for Magnetic Hollow Cylinders // 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). 2018. P. 2629 – 632.
16. Yaglidere I., Gunes E. O. A Novel Method for Calculating the Ring-Core Fluxgate Demagnetization Factor // IEEE Transactions on Magnetics. 2018. V. 54. No. 2. Art. No. 4000411.
17. Caciagli A., Baars R. J., Philipse A. P., Kuipers B. W. M. Exact expression for the magnetic field of a finite cylinder with arbitrary uniform magnetization // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018. V. 456. P. 423 – 432.
18. Nishiyama N., Uemura H., Honda Y. Highly Demagnetization Performance IPMSM Under Hot Environments // IEEE Transactions on Industry Applications. 2019. V. 55. No. 1. P. 265 – 272.
19. Harres A., Mikhov M., Skumryevc' V. et al. Criteria for saturated magnetization loop // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2016. V. 402. P. 76 – 82.
20. Eberle J. L., Feigenbaum H., Ciocanel C. Demagnetizing field in single crystal ferromagnetic shape memory alloys // Smart Materials and Structures. 2018. V. 28. No. 2.
21. Fischbacher J., Kovacs A., Exl L. et al. Searching the weakest link: Demagnetizing fields and magnetization reversal in permanent magnets // Scripta Materialia. 2018. V. 154. P. 253 – 258.
22. Zidarič B., Miljavec D. A new ferromagnetic hysteresis model for soft magnetic composite materials // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2011. V. 323. No. 1. P. 67 – 71.
23. Ткаченко Р. Ю., Мишина Е. Д., Сандуляк А. В. и др. Модельные характеристики магнитных систем измерительных устройств и изучаемых образцов // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 3 (81). С. 15 – 21.
1. Sandulyak D. A., Sandulyak A. A., Kiselev D. O. el at. (2017). Determination of the magnetic susceptibility of ferroparticles from the susceptibility data of their dispersed samples. Izmeritel'naya tekhnika, (9), pp. 48 – 52. [in Russian language]
2. Sandulyak A. A., Sandulyak A. V., Ershova V. et al. (2017). Definition of a magnetic susceptibility of conglomerates with magnetite particles. Particularities of defining single particle susceptibility. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 441, pp. 724 – 734.
3. Dikanskiy Yu. I., Gladkih D. V., Kunikin S. A., Zolotuhin A. A. (2012). On the possibility of magnetic ordering in colloidal systems of single-domain particles. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 82(5), pp. 135 – 139. [in Russian language]
4. Zhernovoy A. I., Komlev A. A., D'yachenko S. V. (2016). Determination of the magnetic characteristics of MgFe2O4 nanoparticles obtained by glycine nitrate synthesis. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 86(2), pp. 146 – 148. [in Russian language]
5. Balaev D. A., Krasikov A. A., Dubrovskiy A. A. et al. (2015). The effect of low-temperature heat treatment on the magnetic properties of biogenic-origin ferrohydrite nanoparticles. Pis'ma v ZhTF, 41(14), pp. 88 – 96. [in Russianlanguage]
6. Petinov V. I. (2014). Magnetic anisotropy of single-domain particles. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 84(1), pp. 8 – 17. [in Russian language]
7. Ushakov A. V., Karpov I. V., Lepeshev A. A. et al. (2016). Plasma-chemical synthesis and basic properties of magnetic CoFe2O4 nanoparticles. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki, 86(1), pp. 105 – 109. [in Russian language]
8. Vikulov V. A., Balashev V. V., Pisarenko T. A. et al. (2012). Effect of the synthesis temperature on the structural and magnetic properties of Fe3O4 films on the SiO2 / Si (001) surface. Pis'ma v ZhTF, 38(7), pp. 73 – 80. [in Russian language]
9. Gusev A. P. (2015). Hysteresis of the magnetic field of surface defects of various steels when magnetized by an attached electromagnet. Defektoskopiya, (10), pp. 24 – 32. [in Russian language]
10. Yagola G. K., Spiridonov R. V. (1989). Measurement of magnetic characteristics of modern hard magnetic materials. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
11. Chechernikov V. I. (1969). Magnetic measurements. Moscow: Izdatel'stvo MGU. [in Russian language]
12. Sandulyak A. A., Sandulyak A. V., Polismakova M. N. et al. (2017). Approach to the coordination of a small sample when implementing the ponderomotive method for determining its magnetic susceptibility. Rossiyskiy tekhnologicheskiy zhurnal, (2), pp. 57 – 69. [in Russian language]
13. Sandulyak A. A., Kiselev D. O., Sandulyak A. V. et al. (2017). Faraday magnetometer with spherical poles: 3D assessment of working areas. Pribory, (10), pp. 4 – 7. [in Russian language]
14. Bjork R., Zhou Z. (2019). The demagnetization factor for randomly packed spheroidal particles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 476, pp. 417 – 422.
15. Im S. H., Park G. S. (2018). A Research on the Demagnetizing Factors for Magnetic Hollow Cylinders. 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), pp. 2629 – 632.
16. Yaglidere I., Gunes E. O. (2018). A Novel Method for Calculating the Ring-Core Fluxgate Demagnetization Factor. IEEE Transactions on Magnetics, 54(2), Art. No. 4000411.
17. Caciagli A., Baars R. J., Philipse A. P., Kuipers B. W. M. (2018). Exact expression for the magnetic field of a finite cylinder with arbitrary uniform magnetization. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 456, pp. 423 – 432.
18. Nishiyama N., Uemura H., Honda Y. (2019). Highly Demagnetization Performance IPMSM Under Hot Environments. IEEE Transactions on Industry Applications, 55(1), pp 265 – 272.
19. Harres A., Mikhov M., Skumryevc' V. et al. (2016). Criteria for saturated magnetization loop. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 402, pp. 76 – 82.
20. Eberle J. L., Feigenbaum H., Ciocanel C. (2018). Demagnetizing field in single crystal ferromagnetic shape memory alloys. Smart Materials and Structures, 28(2).
21. Fischbacher J., Kovacs A., Exl L. et al. (2018). Searching the weakest link: Demagnetizing fields and magnetization reversal in permanent magnets. Scripta Materialia,Vol. 154, pp. 253 – 258.
22. Zidarič B., Miljavec D. (2011). A new ferromagnetic hysteresis model for soft magnetic composite materials. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 323(1), pp. 67 – 71.
23. Tkachenko R. Yu., Mishina E. D., Sandulyak A. V. et al. (2019). Model characteristics of magnetic systems of measuring devices and studied samples. Mezhdunarodniy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal, 81(3), pp. 15 – 21. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2019.09.pp.020-027
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
110.14489/td.2019.09.pp.020-027
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»