Алгоритм формирования математической модели синтеза стекловидных диэлектриков для магнитных головок Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

странственной АР необходимо учитывать, что вибраторы решетки взаимодействуют между собой, что существенным образом может изменить амплитуды токов на вибраторах. Если при этом толщина вибратора мала по сравнению с длиной волны, то для определения характеристик излучения базовых станций можно воспользоваться методом наведенных ЭДС/3/. В противном случае придется решать систему интегральных уравнений относительно объемной плотности тока на вибраторах АР. Получив закон распределения токов по элементам АР, можно рассчитать характеристики направленности и частотные характеристики разрабатываемой АР. Если ее направленные свойства будут удовлетворять техническим требованиям, то для обеспечения нормальной работы базовой станции может быть применен алго-,

. -

ры проектируемой АР.

ЛИТЕРАТУРА

1. Драбкин А.Л., Зузенко ВЛ. Антенно-фидерные устройства. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Сов. радио, 1961. 815с.

2. Вычислительные методы в электродинамике. Под ред. Р. Митры. М.: Мир, 1977. 485с.

3. Айзенберг Г.З.,Ямпопьский В.Г.,Терёшин ОМ. Антенны УКВ. М.: Связь, 1977. 760с.

УДК 658. 512. 2. 011. 56

С.П. Малюков, С.А. Обжелянский

АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИНТЕЗА СТЕКЛОВИДНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ ДЛЯ МАГНИТНЫХ

ГОЛОВОК

При появлении новых разработок в области конструирования современных устройств магнитной записи, при непрерывном изменении технологических норм и увеличения функциональной сложности этих устройств, возникают серьезные проблемы, связанные с их автоматизированным проектированием. Поэтому становится необходимым реализация формирования математической модели свойств стекловидных диэлектриков от их состава для применения в подсистеме автоматизированного проектирования магнитных головок (МГ).

Предлагается эвристический алгоритм формирования математической модели свойств неорганических стекловидных диэлектриков от их состава для применения в подсистеме автоматизированного проектирования магнитных головок.

Разработка алгоритма проводилась на примере получения прочного спая стекло-титан в проектировании многодорожечных магнитных головок (ММГ). Использование легкоплавких стекловидных диэлектриков для соединения отдельных дорожек магнитопроводов в блок МГ дает реальную возможность практического изготовления высокоэффективной ММГ, сохраняющей свою работоспособность в широком диапазоне температурных и механических воздействий. Для соединения отдельных дорожек магнитопроводов в блок МГ требуется разработка стекловидного диэлектрика, отвечающего следующему комплексу требований [1]:

♦ совпадения величин коэффициентов линейно-термического расширения (КТР) стекла и титана;

♦ состав и свойства стекловидных ди электриков должны обеспечить возможность формирования спая при температурах не выше 600° С;

♦ высокая термостойкость стекловидного диэлектрика, обеспечивающая возможность последующих термических обработок;

♦ низкая кристаллизационная способность и устойчивость к влаге стекловидного диэлектрика.

На прочность спая существенное влияние оказывают физико-механические . -меняется титан марки ВТ-1, отличающийся легкостью, прочностью, химической и коррозионной стойкостью (табл. 1). [2]:

Таблица 1

Физико-химические параметры титана

Марка сплава КТР 107 1/Х (20-200°) Температура плавления, °С Плотность, Г/см2 Модуль упругости, кг/мм2 Предел проч, /2 - твердость, /2

ВТ-1 89 1668 4,51 1,18104 70 260

Титан имеет две аллотропические модификации: а и р. а-Т устойчив при температуре ниже 882,5°С и имеет гексагональную плотно упакованную кристаллическую решетку типа А. При температуре выше 882,5°С устойчива модификация Р-Т1 - кубическая объемно-концентрированная кристаллическая решетка типа А2. . 1 а- .

Как показали экспериментальные исследования [1], спаивание с титаном легкоплавких стекловидных диэлектриков зачастую не дает положительных результа-

- , -ности металла образуются различные окислы (ТЮ, Т1203, ТЮ2), нитриды и другие , .

[3] ,

инертную атмосферу с тщательной очисткой газов от примесей влаги, кислорода и азота при высокочастотном нагреве спаиваемых деталей. Однако данный способ является весьма трудоемким и плохо воспроизводимым. Исходя из этого, для создания согласованного спая и устранения внутренних напряжений спая стекло-титан, мы предварительно подвергли титан термической обработке - отжигу в воз.

стекловидным диэлектриком: нагрев Т до температуры 650°С со скоростью не менее трех градусов в минуту, выдержка 1 час и охлаждение вместе с печью до .

На основании проведенных исследований по синтезу стекол для соединения магнитопроводов в блок МГ разработку составов стекол проводили в системе РЬО-Б203-2и0. Для синтеза стекол с требуемыми параметрами был применен метод математического планирования эксперимента и метод крутого восхождения по

,

основы стекла для соединения магнитопроводов дорожек в блок МГ: РЬО - 80%

вес.; В203 - 10% вес.; 2п0 - 10% вес. (введение в состав стекла комбинированных добавок 8і02, А1203, Ві203, СиО, Mg0, 8Ъ203 позволило значительно снизить кристаллизационную способность исходного состава).

, -, . 2.

Таблица 2

Составы и свойства стекол

№ оп Основа стекла, % вес. Добавки, % вес. Свойства стекол

РЬ0 В203 гп0 8Ю 2 ВІ20 3 АІ20 3 Си0 8Ъ203 Mg0 , 107 1/0С т& 0С н, кг/мм2

1 74 10 10 2 0,5 3,5 - - - 85 386 410

2 74,5 10 10 2 1 - 2,5 - - 83 384 415

3 76,3 10 10 2 1,2 - 0,5 - - 82 392 410

4 76,4 10 10 2 1,5 - - 0,1 - 86 376 415

5 71,5 10 10 2 6,5 - - - - 85 372 430

6 76 10 10 2 1,5 - - 0,5 - 85 386 420

7 73,5 10 10 2 1,5 - - 3,0 - 87 374 415

8 74 10 10 2 1,5 - - 2,0 0,5 85 381 435

9 74,4 10 10 2 1,5 - - 2,0 0,1 86 409 440

10 74,4 10 10 1 1,5 - - 0,1 3,0 86 410 420

где Тё - температура размягчения стекла; Н - микротвердость стекла.

Итак, используя экспериментальные данные, приведенные в табл. 2, была построена математическая модель свойств стекол 1-10 (КТР, Тв, Н) от их составов.

Для поиска эмпирической формулы, которая связывает свойства стекол (КТР, Тв, Н) с процентным содержанием компонентов стекла (х1, ..., х9 - так мы обозначили векторы, задающие процентное содержание каждого компонента стекол 110), используем метод Брандона [4]. В нашем случае:

Л = У1/1 (*1)/2 (*2 )/3 (Х3 )/4 (Х4 )/5 (Х5 )/6 (Х6 ) /7 (Х7 )/8 (Х8 )/9 (Х9 ); (1)

У 2 = У 2 У1о ( Х1) /Н( Х2) /12 ( Х3) У1з( Х4) /14( Х5) /15( Х6) /16( Х1) /7( Х8) /18( Х9); (2) у3 = У3/19 (Х1 ')/20 (Х2 )/21 (х3 )/22 (Х4 )/23 (Х5 )/24 (Х6 )/25 (Х7 )/26 (Х8 )/27 (Х9 ) , (3)

где У1 - вектор экспериментальных значений КТР; У2 - вектор значений Тё; У3

- Н; У1 - У1 ;

У2 - среднее арифметическое вектора У2 ; У3 - среднее арифметическое вектора Уз.

Функция /(X) подбирается в зависимости от характера влияния X1 на

У . , , ,

( , , . .).

Для реализации модуля подбора функции / (X1) необходим эвристический

алгоритм определения соответствия вектора Хі эмпиричес кой формуле.

Например, для уравнения линейной регрессии у — а0 + а1 X, коэффициенты а0 и а определяются формулами

где п - количество экпериментальных составов.

Используя метод наименьших квадратов, можно описать уравнение регрессии любой элементарной зависимости.

Таким образом, был разработан эвристический алгоритм формирования математической модели свойств неорганических стекловидных диэлектриков от их состава (блок-схема представлена на рис. 1):

Шаг 1. Выбор вида зависимости. По цифровым данным вектора Х1

эвристическим способом подбирается вид искомой зависимости. В базе данных реализованного алгоритма записаны все элементарные зависимости и выражения для определения коэффициентов уравнений регрессии.

Шаг 2. Подбор функции. Следующим шагом определяется количество сла-

, ,

.

Шаг 3. Проверка гипотезы о наличии данного вида зависимости. С помощью метода наименьших квадратов полученная функция тестируется на присутствие данного вида функции. Если да - шаг 5, нет - шаг 4.

Шаг 4. Проверка: Все ли виды зависимостей перебраны? В случае если тестирование выдает отрицательный результат, то из базы данных выбирается сле-

( 1).

Если результат положителен - шаг 7.

Шаг 5. Проверка адекватности полученного уравнения регрессии. С помощью метода наименьших квадратов проверяются погрешности вывода уравнения регрессии. Если они удовлетворительны, то переход на шаг 6, нет - шаг 2.

Шаг 6. Запись уравнения в базу данных. Осуществляется запись уравнения регрессии в базу данных итоговой математической модели. Переход на шаг 8.

Шаг 7. Зависимость не Формализуема. Вывод критического сообщения.

Шаг 8. Ко нец.

Элементарные формулы / (X1) получают методом наименьших квадратов [5].

п

п

п

V і=і У

і =1

(4)

^ Начало 1 к——■

Выбор вида зависимости

| 2 Подбор функции

Конец ^

Рис.1

.

диэлектриков позволяет использовать полученные зависимости для исследования состава стекловидного диэлектрика, исследования влияния компонетов стекла на

,

.

позволяет применять составы с низкой температурой плавления (до 600°С), что в значительной степени замедляет процессы окисления титана при оплавлении покрытия и способствует его быстрой дегазации.

Реализация данного алгоритма в виде подсистемы автоматизированного проектирования стекловидных диэлектриков магнитных головок предоставляет широкие возможности для разработчика аппаратуры магнитной записи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Милюков С.П. Стекловидные диэлектрики в производстве магнитных головок. Монография. Изд-во ТРТУ, 1998. 181с.

2. Титан и его сплавы: Обзоры по электронной технике. Сер. материалы. 1970. Вып. 2(157).

3. Любимов МЛ. Спаи стекла с металлом. М.: Энергия, 1968.

4. Саутин С.Н., Путч А.Е. Мир компьютеров и химическая технология. Л., Химия, 1991. 142с.

5. Лин ник ЮЛ. Метод наименьших квадратов и ос новы теории обработки наблюдений. Л.: Физматгиз, 1962. 352с.