Дослідження та конструювання двохдіапазонного космічного індукційного магнітометра
Автор: Березій Микола Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Апаратура радіозв'язку, радіомовлення і телебачення
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Дана магістерська робота присвячена дослідженню дводіапазоого індукційного магнітометра та його конструювання. Магнітометри використовують для вимірювання напруженості (А/м) або індукції магнітного поля (Тл), магнітного потоку (Вб), а також для визначення магнітного моменту (А•м?), намагніченості (А/м), магнітної сприйнятливості гірських порід. Серед численних типів сенсорів магнітного поля індукційні сенсори виділяються по простоті конструкції, технології виготовлення, доступності матеріалів та експлуатаційної надійності. Вони представляють себе індукційну котушку з сердечником з феромагнітного матеріалу або повітряну багато- або одновиткову рамку без сердечника. Останнім часом досягнуто значного прогресу в галузі підвищення метрологічних характеристик індукційних магнітометрів та розширення частотного діапазону їхньої роботи. Основним фактором, що обмежував можливості індукційних сенсорів на частотах нижче одиниць Герц, був фліккер-шум лінійних підсилювачів Для подолання цієї проблеми розробники почали застосовувати параметричні нелінійні підсилювачі типу модулятор-демодулятор (МДМ) Це дозволило зрештою вирішити проблему власних шумів підсилювача на низьких частотах. Чутливі та точні вимірювання постійних та флуктуаційних магнітних полів є обов’язковими для характеристики явищ у плазмі, які відбуваються в міжпланетному середовищі, пронизаному сонячним вітром, або поблизу об’єктів Сонячної системи (тобто планет та їхніх природних супутників, комет, астероїдів тощо). Зазвичай на борту науково-дослідних космічних кораблів встановлюють два види магнітометрів, призначених для вимірювання магнітних полів у космосі: 1) ферозонди, добре пристосовані для слабких магнітних полів від нуля до кількох Гц, 2) індукційні магнітометри, які охоплюють смугу частот від приблизно сотих мГц до кількох кГц. Частотно-залежна чутливість магнітометра характеризується шумовим еквівалентом магнітної індукції (noise equivalent magnetic induction, NEMI), що є найменшою амплітудою зовнішньої гармонічної магнітної індукції на частоті f, яка видає вихідний сигнал, що можна виділити на фоні шумового рівня приладу на цій частоті. Індукційні магнітометри широко використовують у космічній фізиці завдяки своїй простоті, міцності та здатності вимірювати слабкі магнітні поля: їхній поріг чутливості приблизно досягає кількох десятків фТл/Гц1/2 у діапазоні 10–100 кГц. Діапазон частот приблизно визначається резонансом котушки. Просте додавання другої котушки ефективно не розширює діапазон частот понад перший резонанс через взаємний індуктивний опір двох котушок. Ми пропонуємо рішення, яке називається "взаємний ослаблювач", що дозволяє нам повністю використати переваги другої котушки та ефективно розширити діапазон частот. Спочатку описується фізичний принцип, а потім детально описано цей "дводіапазонний індукційний магнітометр" (ДІМ), який буде частиною бортового приладу вимірювання плазмових хвиль (БПВПХ) орбітального апарату магнітосфери Меркурія (ОАММ) BepiColombo від місії ESA-JAXA, присвяченої дослідженню плазмового оточення планети Меркурій. Об’єкт дослідження – Використання індукційних магнітометрів Предмет дослідження – Дослідження флуктуаційних магнітних полів у космосі. Сфера досліджень – Будова і конструкція дводіапазоного космічного сенсора і магнітометра в цілому. Мета роботи: Дослідити роботу дводіапазоного індукційного магнітометра та порівняти його з іншими варіантами його конструкції враховуючи роботу у двох діапазонах частот та на різних частотах порядку. Шумовий еквівалент магнітної індукції або (Noise qwuivalent magnetic induction) NEMI. Магнітометер повинен працювати в двох діапазонах частот. Список літератури 1. F. F. Chen Introduction to Plasma Physics. New York: Plenum Press, 1984. 2. N. Cornilleau-Wehrlin et al. First results obtained by the cluster STAFF experiment.” Annales Geophysicae. vol. 21, pp. 437-456. 2003. 3. P. Ripka Magnetic Sensors und Magnetometers. Norwood, MA: Artech House, 2001, pp. 57-65. 4. J. A. Osborn. “Demagnetizing factors of the general ellipsoids. Phys. Rev., vol. 67, pp. 351-357, Jun. 1945, Abstract Bereziy M.V., Nichoga V.O., (supervisor). Research and design of two-band induction magnetometer. Master thesis. Lviv Polytechnic National University , Lviv , 2021.