Глава 4 принципы и средства магнитных измерений

DIN EN 60404-4-2002

Материалы магнитные. Часть 4: Методы измерения магнитных свойств постоянного тока магнитно мягких матералов

Статус: Дата введения в действие: 01.10.2002

DIN EN 60404-4-2002

Материалы магнитные. Часть 4: Методы измерения магнитных свойств постоянного тока магнитно мягких матералов

Magnetic materials — Part 4: Methods of measurement of d.c. magnetic properties of magnetically soft materials (IEC 60404-4:1995 + A1:2000); German version EN 60404-4:1997 + A1:2002 / Note: DIN EN 60404-4 (1998-11) is valid in parallel until 2004-12-01

01.10.2002

29.030

ST

DIN EN 60404-4(1998-11)*DIN IEC 68/192/CD(1999-01)

DIN EN 60404-4(2009-08)

немецкий

32

DIN EN 10106(1996-02)* DIN EN 10107(1996-02)* DIN EN 10126(1996-02)* DIN EN 10165(1996-02)* DIN EN 10303(2001-07)* DIN IEC 60404-7(1985-02)* IEC 60404-7(1982)* IEC 60404-8-2(1985)* IEC 60404-8-3(1985)* IEC 60404-8-4(1986)* IEC 60404-8-6(1986)* IEC 60404-8-6 AMD 1(1992-01)* IEC 60404-8-7(1988)* IEC 60404-8-7 AMD 1(1991-08)* IEC 60404-8-8(1991-08)*

Preisgruppe 16

нижний колонтитул

Включение сведений в единый реестр зарегистрированных систем добровольной сертификации

Предоставление сведений из единого реестра зарегистрированных систем добровольной сертификации

Получение сведений, содержащихся в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений

Получение информации о соблюдении требований технических регламентов

Представлений пользователям информации по документам федерального фонда и их копий

Отнесение технического средства к средствам измерений

Метрологическое обеспечение магнитных наблюдений

В настоящее время значительные изменения магнитного поля Земли, происходящие, в первую очередь, во время интенсивных солнечных вспышек, провоцируют магнитные бури, относящиеся к категории опасных гелиогеофизических явлений ( ОГЯ ). Магнитные бури по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять серьезную угрозу энергетическим системам, протяженным трубопроводам, системам связи, навигации, космическим аппаратам, другим высокотехнологичным системам. Как результат воздействия — магнитные бури представляют угрозу здоровью и жизни населения и могут наносить значительный материальный ущерб.

Поэтому роль магнитных наблюдений в мониторинге и прогнозе ОГЯ чрезвычайно важна. Магнитные наблюдения являются важнейшей частью государственной наблюдательной сети ( ГНС ). В связи с этим, современный уровень использования магнитных данных для государственных нужд определяет более строгий подход к качеству и точности наблюдений, что требует обязательного проведения комплекса работ по метрологическому обеспечению, в соответствии с действующим законодательством.

Метрологическое обеспечение магнитных наблюдений

Под метрологическим обеспечением магнитных наблюдений понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, применяемых на магнитной сети наблюдений.

Цели метрологического обеспечения магнитных наблюдений:

• обеспечение требуемой точности и достоверности измерений на магнитной наблюдательной сети;
• повышение качества измерений и надежности средств измерений магнитных величин ( СИ МВ) при проведении магнитных наблюдений;
• выполнение требований законодательства в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Научная основа метрологического обеспечения магнитных наблюдений

Научной основой метрологического обеспечения магнитных наблюдений является метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Организационная основа метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений:

• Государственная метрологическая служба (в т.ч. национальные метрологические институты Росстандарта);
• Технический комитет по стандартизации ТК-101 — «Метрологическое обеспечение измерений физических полей в околоземном космическом пространстве, магнитосфере, ионосфере и атмосфере»;
• Ведомственная Метрологическая служба (Росгидромета);
• Метрологическая служба ФГБУ «ИПГ».

Технические средства магнитной наблюдательной сети

Магнитные наблюдения ГНС состоят из двух крупных сегментов — космического и наземного, которые имеют свои особенности и специфику.

Космический сегмент магнитных наблюдений

Космический сегмент магнитных наблюдений базируется на типовых космических аппаратах гидрометеорологического назначения типа «Электро», «Метеор», «Арктика», «Ионосфера». На данных аппаратах устанавливаются магнитометры для измерения трех компонент вектора магнитной индукции Земли с целью диагностики и контроля состояния внешнего магнитного поля Земли на орбитах порядка 800-40000 км.

Наземный сегмент магнитных наблюдений

Для выполнения абсолютных и вариационных магнитных измерений пункты наблюдений Росгидромета наземного сегмента оснащаются:

• трехкомпонентными феррозондовыми или кварцевыми магнитометрами для регистрации вариаций магнитного поля Земли (магнитовариационные станции — МВС );
• протонными магнитометрами для измерения модуля геомагнитного поля (скалярные магнитометры);
• однокомпонентными феррозондовыми деклинометрами/инклинометрами для измерения магнитного склонения и наклонения.

Система обеспечения единства измерений в области магнитных наблюдений

Система обеспечения единства измерений в области магнитных наблюдений представляет собой комплекс установленных стандартами взаимосвязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений характеристик магнитного поля Земли.

Характеристики магнитосферы, входящие в сферу государственного регулирования обеспечения единства измерений

Таблица 2. Выписка из перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений в области гидрометеорологии и смежных с ней областях (в части магнитных наблюдений) (Приказ министерства природных ресурсов и экологии РФ от 07.12.12 №424)

№ п/п	Измерения	Обязательные метрологические требования к измерениям
		Диапазон измерений	Предельно допустимая погрешность или неопределенность
Основные измерения при осуществлении деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях
35	Измерение магнитной индукции на земной поверхности	От 10 до 10 5 нТл	δ = 5%

Повышением качества магнитных наблюдений на ГНС являются классический и инновационный подходы к обеспечению единства измерений магнитных наблюдений, учитывающий специфику ГНС , заключающиеся в следующем:

• проведение анализа состояния измерений на магнитной наблюдательной сети;
• вступление в силу перечня измерений, подлежащих государственному регулированию в области гидрометеорологии;
• проведение работ по внесению СИ МВ в Госреестр СИ ;
• разработка Программ метрологического обеспечения и создания распределенной эталонной базы для магнитных СИ , включающих наземный и космический сегменты ГНС ;
• разработка ряда стандартов в области магнитных измерений различных уровней;
• метрологическое сопровождение работ по генеральной магнитной съемке территории Российской Федерации, созданию региональной модели главного магнитного поля Земли;
• выбор и реализация перспективных (инновационных) методов и средств передачи размера единицы магнитной индукции, включающих:
  1. создание переносных образцовых мер магнитной индукции;
  2. внедрение на ГНС МВС с встроенными мерами магнитной индукции;
  3. разработку методик калибровки МВС по протонным магнитометрам и инклинометрам/деклинометрам;
  4. проведение работ по сличению планетарного геомагнитного индекса Кр и оценочного геомагнитного Кр-индекса среднеширотных магнитных обсерваторий Евразийского региона;
  5. проведение работ по региональному и межрегиональному сличению показаний магнитных обсерваторий ГНС , используя квалиметрические методы;
  6. разработку, утверждение и введение локальных поверочных схем для магнитных наблюдений сети Росгидромета.

Реализация и применение рассмотренных методов объективно приведёт к легитимности выдаваемой продукции Росгидрометом, повышению достоверности измерений и улучшению качества прогнозов и диагнозов ОГЯ на ГНС в части магнитных наблюдений.

Для проведения калибровочных работ на магнитной сети наблюдений Росгидромета в ФГБУ «ИПГ» а также для обеспечения единства измерений космического сегмента магнитных наблюдений в настоящее время создана мера магнитной индукции, прошедшая калибровку в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» и соответствующая по своим характеристикам рабочему эталону 2 разряда (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Мера магнитной индукции. Калибровка технологического образца бортового магнитометра ФМ-ВЭ

Технические характеристики меры магнитной индукции

Диапазон воспроизведения магнитной индукции постоянного магнитного поля по каждой компоненте, нТл	от 30 до 70000
Постоянная колец ТКС, мкТл/А
Х	124,5 ± 1,2
Y	133,6 ± 1,2
Z	143,0 ± 1,2
Пределы абсолютной погрешности определения постоянной ТКС, %	…0,2
Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения магнитной индукции постоянного магнитного поля, мкТл (где В – установленное значение магнитной индукции, мкТл)	(0,005·В+0,01)
Размеры рабочей области (длина х ширина х высота), мм	100×100×100
Неоднородность магнитной индукции в рабочей области, %, не более	0,2
Остаточное значение магнитной индукции, нТл, не более	10
Неортогональность осей ТКС, град, не более	0,1
Минимальный шаг изменения магнитного поля, Тл	3×10 -8
Габаритные размеры, Ш/Г/В, мм3	750×800×1000
Масса, кг, не более	40

Установка для калибровки магнитометров состоит из трехкомпонентной колечной системы (рис.1) и трехканального, программно-аппаратного комплекса управления токами в обмотках колечной системы.

Публикации по теме

1. Лапшин, В. Б., Минлигареев, В.Т., Паньшин, Е.А. Нормативное и метрологическое обеспечение гелиогеофизических наблюдений [Электронный ресурс]/В. Б. Лапшин,В.Т. Минлигареев, Е.А. Паньшин // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн., 2012. — №1. — С. 70-74. URL: http://vestnik.geospace.ru.
2. Проблемы метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений [Текст] /Минлигареев, В.Т., Сыроешкин, А.В., Паньшин, Е.А., Доренский, С.В. // Труды II Всероссийской научной конференции «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды».- Спб: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2012. — т.1. — С. 225-231.
3. Лапшин, В.Б., Минлигареев, В.Т., Сыроешкин, А.В. Особенности нормативного и метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений [Электронный ресурс]/В.Б. Лапшин, В.Т. Минлигареев, А.В. Сыроешкин // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. — 2013. — №1. — С. 77-86. URL: http://vestnik.geospace.ru. (дата обращения: 30.08.2012).
4. Минлигареев, В.Т. Метрологическое обеспечение ионосферных, магнитных и гелиогеофизических наблюдений [Текст]/В.Т. Минлигареев // Мир измерений. -2013. — №2. -С. 17-23.
5. Заболотнов, В.Н., Минлигареев, В.Т. Средства измерений магнитных величин: аналитический обзор [Текст]/В.Н. Заболотнов,В.Т. Минлигареев,// Мир измерений. — 2013. — №4.-С. 53 — 61.
6. Лапшин, В.Б., Сыроешкин, А.В., Минлигареев, В.Т. Эталонная база для метрологического обеспечения комплексной целевой аппаратуры космических аппаратов гелиогеофизического назначения [Текст]/В.Б. Лапшин, А.В. Сыроешкин, В.Т. Минлигареев,// Мир измерений. — 2013. — №9. -С. 37-41.
7. Индексы геомагнитной активности. Общие требования [Текст]: СТО 52.26.003 — 2013. – Введ. 2013-12-01. — М.: ФГБУ «ИПГ», 2013. – 101 с.
8. Создание эталонной базы для метрологического обеспечения комплексной целевой аппаратуры космических аппаратов гелиогеофизического назначения [Текст]/В.Т.Минлигареев, В.Б.Лапшин, А.В. Сыроешкин, А.А. Важенин// Сборник трудов III Всероссийской научно-технической конференции «Измерения и испытания в ракетно-космической отрасли» 9-12сентября 2013 г., ДО «Селигер» о. Городомля, Институт развития промышленности, М., 2013.-С.76-80.
9. Minligareev, V. T., Zabolotnov, V. N. Organizational problems of metrological measurement provision of earth’s magnetic field and its variations [Электронныйресурс] // Materials of the Partnership conference «Geophysical observatories, multifunctional GIS and data mining». Geoinf. Res. Papers, publ. BS1004, doi: 10.2205/2013BS012 Kaluga, 2013. URL: http://ebooks.wdcb.ru/2013/2013BS012/kaluga_proc.html.
10. Обеспечение единства магнитных измерений на государственной наблюдательной сети [Электронный ресурс]/В.Т. Минлигареев, В.Н. Заболотнов, В.И. Денисова и др. // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн., 2013. — №6. (C. 71-76). URL: http://vestnik.geospace.ru.
11. Минлигареев, В.Т., Паньшин, Е.А., Штырков, А.Ю. Обеспечение единства измерений на государственной наблюдательной сети в целях предупреждения опасных гелиогеофизических явлений [Текст] / В.Т. Минлигареев, Е.А.Паньшин, А.Ю. Штырков// Сб. материалов девятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». — Таганрог, 2014. — С.513-525.
12. Качановский Ю.М., Алексеева А.В., Минлигареев В.Т., Паньшин Е.А., Репин А.Ю. Метрологическое обеспечение ионосферных, магнитных и гелиогеофизических наблюдений государственной наблюдательной сети [Текст]/ Качановский Ю.М., Алексеева А.В. и др.// Материалы конференции “ХII Всероссийская научно-техническая конференция «Метрологическое обеспечение обороны и безопасности в Российской Федерации», 13-15 ноября 2018 г.”.- пос. Поведники, Московской обл., 2018. — С. 68-71.
13. Современное состояние метрологического обеспечения ионосферных, магнитных и гелиогеофизических наблюдений государственной наблюдательной сети [Электронный ресурс] / В.Т. Минлигареев, А.В. Алексеева, Ю.М. Качановский, В.Л. Кравченок, Е.А. Паньшин.// Гелиогеофизические исследования: научный электронный журнал, 2018. — № 20. — С. 66 — 70. URL: http://vestnik.geospace.ru. (дата обращения: 31.12.2017).

Глава 4 принципы и средства магнитных измерений

Магнитные свойства веществ и материалов

Казин Павел Евгеньевич

#лекции #спецкурс

Химический факультет

Осень 2019

Поделиться:

Курс знакомит слушателей с основами магнетохимии с акцентом на соединения d- и f-переходных металлов, с магнитными свойствами сильномагнитных материалов (ферромагнетиков и сверхпроводников), с методами измерения магнитных характеристик и обработки данных измерений.

Список всех тем лекций

Магнитные измерения

1. Цели и задачи изучения дисциплины Основной целью курса является формирование способности выполнять работы по метрологическому обеспечению надзору и техническому регулированию; использовать современные методы измерений, контроля, испытаний и управления качеством Основные задачи курса:  изучение принципов работы и устройства магнитоизмерительных приборов;  изучение методов магнитных измерений;  моделирование измерительных задач;  формирование умений и навыков использования магнитоизмерительных приборов, расчетов и обобщения результатов измерений;  формирование у студентов целостного представления о метрологии и метрологическом обеспечении производства;  изучение основных видов метрологической деятельности, основ государственного регулирования обеспечения единства измерений. 2. Краткая характеристика учебной дисциплины Содержание дисциплины состоит из следующих основных разделов: Содержание дисциплины состоит из 5 основных разделов: Раздел 1. Общие сведения и метрологическое обеспечение магнитных измерений. Раздел 2 Измерение параметров магнитных полей Раздел 3 Измерение магнитных параметров материалов Раздел 4 Определение магнитных характеристик ферромагнитных материалов Раздел 5 Измерение магнитных потерь 3. Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина входит в формируемую часть «Блок 1» образовательной программы бакалавриата, реализуется на 2-м году обучения с трудоемкостью освоения — 4.0 Зет. 4. Взаимосвязь дисциплины с предшествующими и последующими дисциплинами учебного плана подготовки Взаимосвязь дисциплины с предшествующими и последующими дисциплинами учебного плана подготовки: Предшествующие дисциплины: Физика, Высшая математика, Физические основы измерений и эталоны, Общая теория измерений, Методы и средства измерений и контроля. Последующие дисциплины: Метрология, Автоматизированное проектирование электронной техники. 5. Ожидаемые результаты освоения дисциплины В результате освоения дисциплины, у обучающихся должны быть сформированы следующие компетенции: ПК 1 — Способен выполнять работы по метрологическому обеспечению, надзору и техническому регулированию, использовать современные методы измерений, контроля, испытаний и управления качеством

© Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, 2009-2022
Адрес: 670013, Республика Бурятия, г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, д. 40В, строение 1
Тел.: (3012)43-14-15, Факс: (3012)41-71-50, e-mail: office@esstu.ru
Банковские реквизиты ВСГУТУ

Администратор веб-портала тел.: (3012)41-15-75, внут.: 91-92, e-mail: webmaster@esstu.ru