Mokslas

Finansavimas: Projektas finansuojamas pagal Lietuvos mokslo tarybos Technologinės plėtros projektų programą.

Projekto paraiškos Nr. P-TPP-23-081-Patikslinta

Projekto pavadinimas: „Mikrosekundžių trukmės impulsinio magnetinio lauko matuoklis“

Projekto vykdymo laikotarpis: 2023-08-01 iki 2024-10-31

Projekto vadovas: prof.dr. Nerija Žurauskienė

Projekto partneris: UAB „Geozondas“ 

Santrauka

Pastaraisiais metais impulsiniai magnetiniai laukai vis plačiau naudojami pažangiose pramonės ir mokslinių tyrimų srityse. Naujų, energiją taupančių didelės galios elektrotechninių įrenginių kūrime reikalingi jutikliai, matuojantys stiprius impulsinius magnetinius laukus. FTMC Funkcinių medžiagų ir elektronikos skyriaus mokslininkai yra sukūrę skaliarinio matuoklio, veikiančio kolosalios magnetovaržos (CMR) efekto principu, prototipą (6 MTEP etapas) iš nanostruktūrizuotų manganitų sluoksnių, pasižyminčių dideliu jautriu ir maža anizotropija (CMR-B-skaliarinis matuoklis).

Šio projekto tikslas –kartu su partneriu UAB Geozondas išvystyti iki 8 MTEP etapo naujo tipo magnetinio lauko matavimo sistemą, susidedančią iš jutiklių zondo ir matavimo bloko, gebančią matuoti mikrosekundžių trukmės impulsinį magnetinį lauką.

Projekto vykdymo metu buvo sprendžiami tokie uždaviniai:

1. Magnetinio lauko CMR-matuoklio prototipo tobulinimas ir išbandymas realiomis eksploatacijos sąlygomis.
2. Magnetinio lauko matuoklio bandomosios partijos (6 vnt.) gamyba, išbandymas realiomis sąlygomis ir techninės dokumentacijos parengimas.

Projekto metu buvo sukurtas magnetinio lauko matuoklis, susidedantis iš zondo su inovatyviu magnetinio lauko jutikliu ir matavimo bloko – elektroninės jutiklio signalo konvertavimo į skaitmeninį pavidalą, analizavimo bei interpretavimo sistemos. Buvo sukurtos dvi matavimo bloko versijos: pirmoji, skirta matuoti magnetinį lauką įrangoje, kai jutiklis su atskiru stiprinimo bloku yra nutolęs nuo matavimo sistemos per didesnį nei 2 m atstumą, ir antroji – kai jutiklis yra ne toliau nei 1 m atstumu nuo matavimo bloko, kuriame integruotas signalo stiprintuvas. Abu prototipai buvo išbandyti laboratorinėse sąlygose ir pademonstravo sumažintą parazitinių signalų triukšmo lygį. Taip pat buvo nustatyta, kad antroji sistema pasižymi didesniu matavimo tikslumu.

Tyrimų eigoje buvo patobulintos manganitų sluoksnių auginimo technologijos, kurios leido padidinti jutiklio jautrį, matuojant iki 20 T magnetinį lauką, bei išplėsti darbinės temperatūros ruožą iki 90 °C. Panaudojant sukurtą CMR jutiklį, buvo sukurtos ir pagamintos trys zondų versijos, skirtos įvairiai įrangai: standus, lankstus ir lanksčios juostos pavidalu.

Taip pat buvo sukurta magnetinio lauko matuoklio elektroninio bloko programinė įranga darbui su personaliniu kompiuteriu.

Galutinė bandomoji partija buvo pagaminta pagal antrąją matavimo bloko versiją ir išbandyta realiomis sąlygomis impulsinio magnetinio suvirinimo įrangoje.

Šio projekto rezultatai sudarė pagrindą naujos kartos magnetinio lauko matuokliams, kurie gali būti naudojami įvairiose pramonės srityse, įskaitant metalų impulsinį suvirinimą, transporto sistemas ir atsinaujinančią energetiką. Bendradarbiaujant su UAB „Geozondas“, sukurtas prietaisas buvo paruoštas rinkai, siekiant išplėsti jo taikymą ne tik Lietuvoje, bet ir tarptautiniu mastu.

Lankstusis magnetinio lauko zondas

Pagaminto matuoklio nuotrauka iš priekio (kairėje) ir iš galo (dešinėje).

Magnetinio lauko dinamika aliumininio vamzdelio gniuždymo bei kieto strypo apspaudimo šiuo vamzdeliu metu, išmatuota impulsinio magnetinio metalų suvirinimo įrenginyje sukurtu magnetinio lauko matuokliu.