一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统及测量方法与流程

1.本发明涉及磁场测量技术领域，尤其涉及一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统及测量方法。


背景技术：

2.航天器在生产和制造过程中，总带有一定的磁性，这些磁性一方面会影响航天器内部一些部件的正常工作，另一方面，在空间在轨状态时，会受到磁力矩的影响，因此，准确掌握航天器及其部件的磁特性是至关重要的。
3.磁矩可以很好的描述航天器磁性大小，因此，磁矩测量成为地面磁试验的重点，随着空间技术的发展，科学探测卫星越来越多，其自身磁洁净要求也越来越高，磁矩测量精度也要来越严格。目前磁矩测量方法包括：赤道作图法，力矩法、球面作图法、磁通法等，这些方法可以很好的测量航天器的磁矩，然而，在地面磁试验时，背景磁场干扰大，已有手段无法满足航天器小尺度部件极弱的磁矩测量需求，因此，迫切需要一种新方法和新手段来完成航天器小尺度部件极弱磁矩的测量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统及测量方法，利用多层坡莫合金筒去除背景波动干扰，结合牵引绳拉动测量物和十字形磁强计阵列采集测量物的磁信息，通过磁矩计算系统完成测量物极弱磁矩计算与优化。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，包括磁环境消噪系统、十字型无磁支架、磁强计阵列和磁矩计算系统，所述磁环境消噪系统包括合金筒和无磁支架车，所述十字型无磁支架包括十字形底座、l形伸杆和牵引绳，所述磁强计阵列包括若干个磁强计，所述磁矩计算系统包括计算机和计算机软件。
7.优选地，所述合金筒为七层以上的多层空心圆柱形坡莫合金筒，所述合金筒的一端封闭，另一端为可开合的中心开通孔的多层筒盖，所述合金筒放置于无磁支架车上，所述无磁支架车可在地面自由移动和刹车。
8.优选地，所述十字形底座呈正交型，水平放置于合金筒内中间位置，十字形正交结构的中心位置放置测量物，四臂上表面有刻度，用于放置磁强计阵列。
9.优选地，所述l形伸杆倒置后的竖向杆和十字形底座相连，横向杆和合金筒的筒盖通孔相连，横向杆的中间位置打有通孔，通孔位置和十字形底座的中心位置重合，所述牵引绳由外部贯穿筒盖通孔和l形伸杆中间位置的通孔，悬垂到十字形正交结构的中心位置，用于拉伸测量物。
10.优选地，所述磁强计设有五个，其中四个所述磁强计分别分布于十字形正交结构的四臂上，可沿四臂调节位置，另外一个磁强计固定于合金筒内，用于监测背景磁场。
11.优选地，所述测量系统的测量方法，包括以下步骤：
12.s1、将整个系统放置于待测区域；
13.s2、打开合金筒盖，将测量物放置于十字形正交结构的中心位置，并和牵引绳连接；
14.s3、按一定距离安装五个磁强计，并与磁矩计算系统相连；
15.s4、关闭合金筒盖，打开数据采集软件；
16.s5、利用磁强计采集测量物的磁场信息，采集结果分别为：
17.b1(bx1，by1，bz1)，b2(bx2，by2，bz2)，b3(bx3，by3，bz3)，b4(bx4，by4，bz4)，b5(bx5，by5，bz5)；
18.s6、拉动牵引绳，使测量物升起，利用磁强计再次采集测量物的磁场信息，采集结果分别为：
19.b10(bx10，by10，bz10)，b20(bx20，by20，bz20)，b30(bx30，by30，bz30)，b40(bx40，by40，bz40)，b50(bx50，by50，bz50)；
20.s7、将数据带入以下公式，其中i＝1,2,3,4，a、b、c分别是常数：
[0021][0022]
s8、利用最小二乘法计算测量物的磁矩m(mx，my，mz)，并输出结果；
[0023]
s9、关掉电源，打开合金筒盖，拿出测量物，结束测量。
[0024]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0025]
1、本技术利用多层坡莫合金筒去除背景波动干扰，结合牵引绳拉动测量物和十字形磁强计阵列采集测量物的磁信息，通过磁矩计算系统完成测量物极弱磁矩计算与优化，可完成中小型元器件极弱剩磁场和磁矩的测量，测量精度高，联合磁屏蔽和算法去除磁干扰能力强，保证了极弱磁矩测量的精度；测量系统移动自由，测量方法简单，测试环境要求低；操作简单，测量效率高，花费时间短。
附图说明
[0026]
图1示出了根据本发明实施例提供的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统示意图；
[0027]
图2示出了根据本发明实施例提供的十字形底座示意图。
[0028]
图例说明：
[0029]
1、合金筒；2、无磁支架车；3、十字形底座；4、l形伸杆；5、牵引绳；6、磁强计；7、测量物。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
[0032]
一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统及测量方法，包括磁环境消噪系统、十字型无磁支架、磁强计阵列和磁矩计算系统，磁环境消噪系统包括合金筒1和无磁支架车2，十字型无磁支架包括十字形底座3、l形伸杆4和牵引绳5，磁强计阵列包括若干个磁强计6，磁矩计算系统包括计算机和计算机软件，用于存储磁场信息和计算磁矩信息。
[0033]
具体的，如图1和图2所示，合金筒1为七层以上的多层空心圆柱形坡莫合金筒，合金筒1的一端封闭，另一端为可开合的中心开通孔的多层筒盖，合金筒1放置于无磁支架车2上，无磁支架车2可在地面自由移动和刹车；
[0034]
十字形底座3呈正交型，水平放置于合金筒1内中间位置，十字形正交结构的中心位置放置测量物7，四臂上表面有刻度，用于放置磁强计阵列，十字形底座3由无磁材料制成；
[0035]
l形伸杆4倒置后的竖向杆和十字形底座3相连，横向杆和合金筒1的筒盖通孔相连，横向杆的中间位置打有通孔，通孔位置和十字形底座3的中心位置重合，牵引绳5由外部贯穿筒盖通孔和l形伸杆4中间位置的通孔，悬垂到十字形正交结构的中心位置，用于拉伸测量物7；
[0036]
磁强计6设有五个，其中四个磁强计6分别分布于十字形正交结构的四臂上，可沿四臂调节位置，另外一个磁强计6固定于合金筒1内，用于监测背景磁场。
[0037]
具体的，如图1和图2所示，测量系统的测量方法，包括以下步骤：
[0038]
s1、将整个系统放置于待测区域；
[0039]
s2、打开合金筒盖，将测量物7放置于十字形正交结构的中心位置，并和牵引绳5连接；
[0040]
s3、按一定距离安装五个磁强计6，并与磁矩计算系统相连；
[0041]
s4、关闭合金筒盖，打开数据采集软件；
[0042]
s5、利用磁强计6采集测量物7的磁场信息，采集结果分别为：
[0043]
b1(bx1，by1，bz1)，b2(bx2，by2，bz2)，b3(bx3，by3，bz3)，b4(bx4，by4，bz4)，b5(bx5，by5，bz5)；
[0044]
s6、拉动牵引绳5，使测量物7升起，利用磁强计6再次采集测量物7的磁场信息，采集结果分别为：
[0045]
b10(bx10，by10，bz10)，b20(bx20，by20，bz20)，b30(bx30，by30，bz30)，b40(bx40，by40，bz40)，b50(bx50，by50，bz50)；
[0046]
s7、将数据带入以下公式，其中i＝1,2,3,4，a、b、c分别是常数：
[0047][0048]
s8、利用最小二乘法计算测量物7的磁矩m(mx，my，mz)，并输出结果；
[0049]
s9、关掉电源，打开合金筒盖，拿出测量物7，结束测量。
[0050]
本技术利用多层坡莫合金筒1去除背景波动干扰，结合牵引绳5拉动测量物7和十
字形磁强计阵列采集测量物7的磁信息，通过磁矩计算系统完成测量物极弱磁矩计算与优化，可完成中小型元器件极弱剩磁场和磁矩的测量，测量精度高，联合磁屏蔽和算法去除磁干扰能力强，保证了极弱磁矩测量的精度；测量系统移动自由，测量方法简单，测试环境要求低；操作简单，测量效率高，花费时间短。
[0051]
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，其特征在于，包括磁环境消噪系统、十字型无磁支架、磁强计阵列和磁矩计算系统，所述磁环境消噪系统包括合金筒(1)和无磁支架车(2)，所述十字型无磁支架包括十字形底座(3)、l形伸杆(4)和牵引绳(5)，所述磁强计阵列包括若干个磁强计(6)，所述磁矩计算系统包括计算机和计算机软件。2.根据权利要求1所述的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，其特征在于，所述合金筒(1)为七层以上的多层空心圆柱形坡莫合金筒，所述合金筒(1)的一端封闭，另一端为可开合的中心开通孔的多层筒盖，所述合金筒(1)放置于无磁支架车(2)上，所述无磁支架车(2)可在地面自由移动和刹车。3.根据权利要求2所述的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，其特征在于，所述十字形底座(3)呈正交型，水平放置于合金筒(1)内中间位置，十字形正交结构的中心位置放置测量物(7)，四臂上表面有刻度，用于放置磁强计阵列。4.根据权利要求3所述的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，其特征在于，所述l形伸杆(4)倒置后的竖向杆和十字形底座(3)相连，横向杆和合金筒(1)的筒盖通孔相连，横向杆的中间位置打有通孔，通孔位置和十字形底座(3)的中心位置重合，所述牵引绳(5)由外部贯穿筒盖通孔和l形伸杆(4)中间位置的通孔，悬垂到十字形正交结构的中心位置，用于拉伸测量物(7)。5.根据权利要求4所述的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，其特征在于，所述磁强计(6)设有五个，其中四个所述磁强计(6)分别分布于十字形正交结构的四臂上，可沿四臂调节位置，另外一个磁强计(6)固定于合金筒(1)内，用于监测背景磁场。6.根据权利要求5所述的一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统，其特征在于，所述测量系统的测量方法，包括以下步骤：s1、将整个系统放置于待测区域；s2、打开合金筒盖，将测量物(7)放置于十字形正交结构的中心位置，并和牵引绳(5)连接；s3、按一定距离安装五个磁强计(6)，并与磁矩计算系统相连；s4、关闭合金筒盖，打开数据采集软件；s5、利用磁强计(6)采集测量物(7)的磁场信息，采集结果分别为：b1(bx1，by1，bz1)，b2(bx2，by2，bz2)，b3(bx3，by3，bz3)，b4(bx4，by4，bz4)，b5(bx5，by5，bz5)；s6、拉动牵引绳(5)，使测量物(7)升起，利用磁强计(6)再次采集测量物(7)的磁场信息，采集结果分别为：b10(bx10，by10，bz10)，b20(bx20，by20，bz20)，b30(bx30，by30，bz30)，b40(bx40，by40，bz40)，b50(bx50，by50，bz50)；s7、将数据带入以下公式，其中i＝1,2,3,4，a、b、c分别是常数：s8、利用最小二乘法计算测量物(7)的磁矩m(mx，my，mz)，并输出结果；
s9、关掉电源，打开合金筒盖，拿出测量物(7)，结束测量。

技术总结
本发明公开了一种航天器小尺度部件极弱磁矩测量系统及测量方法，包括磁环境消噪系统、十字型无磁支架、磁强计阵列和磁矩计算系统，所述磁环境消噪系统包括合金筒和无磁支架车，所述十字型无磁支架包括十字形底座、L形伸杆和牵引绳，所述磁强计阵列包括若干个磁强计，所述磁矩计算系统包括计算机和计算机软件。本发明中，利用多层坡莫合金筒去除背景波动干扰，结合牵引绳拉动测量物和十字形磁强计阵列采集测量物的磁信息，通过磁矩计算系统完成测量物极弱磁矩计算与优化，可完成中小型元器件极弱剩磁场和磁矩的测量，测量精度高，联合磁屏蔽和算法去除磁干扰能力强，保证了极弱磁矩测量的精度；测量系统移动自由，测量方法简单，测试环境要求低。测试环境要求低。测试环境要求低。


技术研发人员：徐超群 彭忠 高扬 黄魁 杨武霖 刘超波 肖琦 陈金刚 易忠 王斌 唐小金 耿晓磊 张艳景 李娜 张绍华
受保护的技术使用者：北京卫星环境工程研究所
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/1