Основы построения струйно-капельных оптических систем трехкоординатных измерений напряженностей электрического, магнитного и гравитационного полей методом висящей капли. Часть 1

В статье рассматриваются принцип действия и основные компоненты струйно-капельных оптических измерительных систем, работающих на основе метода висящей капли для контроля напряженностей электрического поля, магнитного поля и гравитационного поля.

Для осуществления чувствительности висящей капли к электрическому или магнитному полям предложено ее электростатически заряжать или создавать ее из магнитной жидкости, а ее масса позволяет чувствовать изменения гравитационного поля. Использование магнитных жидкостей в качестве основы висящей капли наиболее многофункционально для измерений напряженностей электрического поля, магнитного поля и гравитационного поля.

Рассматривается реализация нулевого метода измерений с использованием висящей капли в качестве устройства сравнения, нуль-органа, воспринимающей разность воздействий измеряемого и опорного(ых) поля(ей) на уровне квазинулевых трехкоординатных смещений. Они измеряются высокоточными оптическими способами измерений. Анализируются различные варианты современных оптических систем измерений.

1. Zhang B., He J. Space electric field measurement system. CN patent 110488103; filed August 28th, 2019; published January 15th, 2021.

2. Yue G., Du Z. High-frequency high-precision space electric field measurement system and method. CN patent 112198374; filed September 30th, 2020; published October 22th, 2021.

3. Глуховеря Е. Г., Бирюков С. В. Датчики напряженности электрического поля на новых физических эффектах и явлениях // Актуальные проблемы современной науки: материалы IX Регионал. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Омск, 2020. С. 47–50.

4. Ахмеджанов Р. А., Чередов А. И., Щелканов А. В. Градиентометр напряженности магнитного поля // Омский научный вестник. 2021. № 4 (178). С. 75–79. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-75-79.

5. Иванов В. В. Автономный орбитальный геомагнитный навигатор // Решетневские чтения. 2011. Т. 2. С. 571–572.

6. Конешов В. Н., Михайлов П. С., Соловьев В. Н., Железняк Л. К. Оценка перспективности и разрешающей способности ультравысокостепенных моделей гравитационного поля земли // Геофизические исследования. 2021. Т. 22, № 1. С. 40–53.

7. Леун Е. В. Основы построения струйно-капельных оптических систем измерений напряженности электрического поля. Часть 1 // Омский научный вестник. 2021. № 4 (178). С. 83–90. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-178-83-90.

8. Леун Е. В. Основы построения струйно-капельных оптических систем измерений напряженности электрического поля. Часть 2 // Омский научный вестник. 2022. № 1 (181). С. 78–88. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-181-78-88.

9. Leun E. V. The best sensitive single-coordinate interference jet-drop measurement of electric field strength // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2182. 012095. DOI: 10.1088/1742-6596/2182/1/012095.

10. Козлов П. С. Метод, алгоритмы и специализированное оптико-электронное устройство для вычисления флотационной активности реагентов : дисс. ... канд. техн.наук : 05.13.05.- Курск, 2013.- 117 с.

11. Емельяненко А. М. Разработка новых физических и математических методов исследования равновесия в зоне трехфазного контакта: дис. ... д-ра физ.-мат. наук. Москва, 2004. 237 c.

12. Gupta A., Pandey A., Kesarwani H. [et al.]. Automated determination of interfacial tension and contact angle using computer vision for oil field applications // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2021. DOI: 10.1007/s13202-021-01398-6.

13. Белых С. С. Оптические исследования процессов ориентационного и структурного упорядочения в магнитных эмульсиях: дис. канд. тех. наук. Ставрополь, 2022. 159 с.

14. Бушуева К. А., Костарев К. Г., Шмырова А. И. Деформация капли феррожидкости, лежащей на жидкой подложке, в однородном вертикальном магнитном поле // Конвективные течения. 2015. № 7. С. 143–157.

15. Моцар А. А. Упруго-диссипативные процессы в ограниченных объемах магнитной жидкости при воздействии магнитных полей применительно к магнитожидкостным виброзащитным устройствам: дис. канд. тех. наук. Минск, 2017. 175 с.

16. Малсугенов О. В. Каплеструйное движение магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях: дис. канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 2003. 158 c.

17. Копылова О. С. Особенности движения капли магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 2006 137 с.

18. Магнитная жидкость. Фотография поверхности. URL: https://moscow.mrplomb.ru/magnitnaya-jidkost-ferroflyuid-na-osnove-silikona-30-ml (дата обращения: 30.01.2023).

19. Каталог измерительных датчиков компании Майкроэпсилон. URL: https://www.micro-epsilon.com (дата обращения: 30.01.2023).

20. Леун Е. В. К вопросу достижения субпикометрической разрешающей способности акустооптическим двухканальным лазерным интерферометром перемещений с двумя разночастотными фотоприемниками // Омский научный вестник. 2022. № 2 (182). С. 110–118. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-182-110-118.

21. Isleif К.-S, Heinzel G., Mehmet M., Gerberding О. Compact multifringe interferometry with subpicometer precision // Physical Review Applied. 2019. Vol. 12 (3). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.034025.

22. Pisani M. A homodyne Michelson interferometer with subpicometer resolution // Measurement Science and Technology. 2009. Vol. 20. 084008. DOI: 10.1088/0957-0233/20/8/084008.

23. Занин К. А., Москатиньев И. В. Перспективы развития космических систем оптико-электронного наблюдения c учётом совершенствования полупроводниковых приёмников изображения // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2022. № 3 (57). С. 3–10.

24. Заявка 98103176/28 Российская Федерация, МПК G 01 В 9/02, 11/02. Интерференционное устройство для определения положения границы объекта // Телешевский В. И., Абдикаримов Н. Н., Леун Е. В.; заявл. 17.02.98; опубл.10.12.99.

25. Заявка 98108359/28 Российская Федерация, МПК G01 В 11/02. Устройство для измерения отклонений размеров деталей // Телешевский В. И., Леун Е. В., Абдикаримов Н. Н.; заявл. 17.02.98.