В НИТУ МИСИС повысили точность магнитных датчиков более чем в 80 раз
Учёные Университета МИСИС усовершенствовали магнитные датчики на основе эффекта гигантского магнитного импеданса (ГМИ). Разработанная математическая модель автоматически компенсирует погрешности, вызванные изменением температуры, и повышает точность измерений более чем в 80 раз.
Технологию планируют использовать, в частности, для выявления микротрещин и других дефектов в зданиях и конструкциях. Опытный образец уже протестировали сотрудники МЧС России при обследовании аварийных домов.
Как работает температурная коррекция
ГМИ-датчики реагируют на изменения магнитного поля и применяются в самых разных задачах. Их используют для измерения положения, скорости, деформаций и температуры в промышленности, поиска полезных ископаемых и магнитных аномалий в геофизике, обнаружения магнитных меток и наночастиц в биомедицине. Ещё одна область применения — неразрушающий контроль металлов и строительных конструкций.
В исследовании участвовали специалисты Университета МИСИС, НИЯУ МИФИ и Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н. В. Пушкова РАН. Чтобы расширить рабочий температурный диапазон сенсора, рядом с ним разместили миниатюрный датчик температуры.
Перед началом работы каждый ГМИ-датчик калибруют: исследователи определяют, как нагрев и охлаждение влияют на его показания. Во время измерений алгоритм сопоставляет данные о температуре с изменением сигнала сенсора и автоматически корректирует итоговый результат. По словам доцента кафедры цветных металлов и золота НИТУ МИСИС, кандидата физико-математических наук Сергея Гудошникова, такой подход позволяет существенно снизить температурную погрешность.
Без программной коррекции изменение температуры заметно искажало результаты. После применения модели погрешность уменьшилась более чем в 80 раз, а показания датчика оставались практически стабильными при значительном нагреве. Сейчас система сохраняет точность в диапазоне от −50 до +80 °C, который соответствует распространённым промышленным условиям эксплуатации.
Перспективы применения
Алгоритм не требует значительных вычислительных ресурсов и может работать на компактных микроконтроллерах. Это упрощает его интеграцию в существующие измерительные комплексы и особенно важно для устройств, где необходимо сочетать небольшие размеры и массу с высокой точностью.
В дальнейшем исследователи намерены расширить диапазон температурной калибровки. После дополнительной настройки метод может обеспечить точные измерения при температурах от −50 до +100 °C. Результаты работы опубликованы в научном журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Исследование выполнено в рамках программы развития инженерного технологического центра НИТУ МИСИС и программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».
