CN102436901A - 航天器充退磁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航天器的充退磁方法，包括充磁、航天器测试和退磁步骤，退磁是按照三维直角坐标系的三个方向分别对测试后的航天器进行退磁，每次退磁都通过线圈中通入交流电来实现，交流电频率1Hz以下，幅值逐渐衰减，最大磁感应强度不大于5mT，衰减到的值为不大于最大磁感应强度的1％，衰减以直线或指数方式进行。本发明的航天器充退磁方法，通过测量航天器充磁前后的磁场、磁矩参数，可以了解航天器抗磁污染的能力。此外，退磁步骤能在不给航天器附加任何额外负载和损伤的情况下，将由软磁材料磁饱和引起的剩磁退掉，有效地改善航天器的磁指标。

Description

航天器充退磁方法
技术领域
本发明属于航天器磁试验领域，具体涉及一种检验航天器抗磁污染的能力，以消除由外部磁场给航天器带来的额外磁化场的航天器充退磁的方法。
背景技术
由于结构、功能的需要，航天器的某些部件需使用一些有磁性的材料。其中的硬磁材料具有很高的矫顽力，经充磁后，在使用过程中其磁性能受外界环境因数的影响较小，能在较长时间内保持稳定的磁性。软磁材料则不然，由于矫顽力较低，易受外界磁环境的影响。在经历加工、运输、存储、试验等不同的磁场环境，会受到磁环境的污染，使之磁性能变坏。因此，航天器退磁试验技术是航天器磁试验中一个非常重要的方面。
此外，随着我国航天技术的发展，长寿命、高可靠是近期以及相当长的一段时期研究的重点，航天器采用低功耗、高可靠性的磁姿态控制系统是目前国内航天领域的热点，而且应用也从中低轨航天器发展到中高轨航天器，同时磁矩也要求越来越大。以前的磁力矩器主要是姿控系统的补充，在使用中磁矩量级也比，后来，航天器不再使用喷气卸载方式，直接使用磁力矩器对动量轮进行卸载，磁力矩器量值达到400Am2以上，并且其工作方式是满量程持续工作，连续工作7小时以上。由于航天器中的空间有限，有相当一部分部件处于磁场较强的区域工作，此时就不得不考虑磁力矩器磁场对航天器的干扰问题。因此，提供一种航天器的充退磁方法对于避免磁干扰问题是非常重要和必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于航天器的充磁和退磁方法，以了解航天器的抗磁污染能力。
一种航天器的充退磁方法，包括以下步骤：
1)充磁，将航天器设置磁线圈内部，航天器的充磁方向与线圈的磁场方向(轴向)保持一致，线圈通入直流电后产生的磁感应强度不超过3mT，磁场均匀性小于30％，充磁时间不超过15秒；
2)航天器测试；
3)退磁，按照三维直角坐标系的三个方向分别对测试后的航天器进行退磁，每次退磁都通过线圈中通入交流电来实现，其中，交流电频率1Hz以下，幅值逐渐衰减，最大磁感应强度不大于5mT，衰减到的值为不大于最大磁感应强度的1％，衰减以直线或指数方式进行，退磁时间在60秒到300秒之间。
优选地，在每次退磁步骤开始后，最大磁感应强度以逐渐增加的方式获得。
其中，磁场均匀性是指均匀区内(最大磁感应强度-最小磁感应强度)/中心值。
优选地，其中的交流电频率为0.1Hz～1Hz。
本发明的航天器充退磁方法，通过测量航天器充磁前后的磁场、磁矩参数，可以了解航天器抗磁污染的能力。此外，退磁步骤能在不给航天器附加任何额外负载和损伤的情况下，将由软磁材料磁饱和引起的剩磁退掉，有效地改善航天器的磁指标。
具体实施方式
下面对本发明的航天器的充退磁方法作进一步的说明。
本发明的航天器的充退磁方法，首先进行充磁步骤，将航天器放入磁线圈内部，线圈通入直流电，务必使得航天器的充磁方向与线圈的磁场方向(轴向)保持一致，线圈产生的磁感应强度不超过3mT，磁场均匀性小于30％，充磁时间不超过15秒。充磁后可对航天器进行各种测试或者试验，测试或试验没有严格的限制。然后对使用后的航天器进行退磁，即按照三维直角坐标系的三个方向分别对测试后的航天器进行退磁，每次退磁都通过线圈中通入交流电来实现，其中，交流电频率1Hz以下，幅值逐渐衰减，最大磁感应强度不大于5mT，衰减到的值为不大于最大磁感应强度的1％，衰减以直线或指数方式进行。通常情况下，用初始磁场强度大于材料矫顽力的磁场强度为软磁材料退磁，能确保退掉由材料磁饱和引起的剩磁。但如果初始磁场选择太大了，则有可能引起某些航天器硬磁性部件的退磁，损伤这些星载设备的长期功能。从目前所测得的航天器所处的磁场环境，最大磁感应强度不超过3mT。因此，选择最大5mT的退磁场能达到给卫星软磁材料退磁的能力，并且也不会损伤硬磁材料的性能。
在交变磁场中，退磁材料内部除了产生涡流以外，由于磁感应强度
Figure BSA00000639539600031
的变化滞后于外磁场的变化，的振幅由退磁体表面向内逐渐减弱，有可能使得退磁导体内部几乎完全没有磁场，磁场只存在于退磁导体表面的一薄层中，这就是趋肤效应。趋肤效应的存在也会对退磁效果产生一定的影响。趋肤深度与退磁材料的电阻率的平方根成正比，与磁导率和频率的平方根成反比。在退磁频率为1Hz时，铁的趋肤深度为13mm，铁镍合金的深度更大。因此，针对航天器而言，0.1Hz～1Hz的退磁频率可以有很好的退磁效率。
航天器退磁是把航天器放在退磁线圈中，给线圈通上退磁交流电流产生退磁场，给航天器退磁。退磁过程中，航天器与退磁线圈的方向不发生变化。这种退磁方式打乱磁畴的效果没有退磁部件在直流中旋转退磁的效果好。根据对蓄电池等由软磁材料构成的部件进行的退磁效率测试结果看，单轴退磁的效率在25％以下。如果对航天器进行三个互相正交的垂直轴方向分别进行退磁，退磁效率在75％以上。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种航天器的充退磁方法，包括以下步骤：
1)充磁，将航天器设置磁线圈内部，航天器的充磁方向与线圈的磁场方向(轴向)保持一致，线圈通入直流电后产生的磁感应强度不超过3mT，磁场均匀性小于30％，充磁时间不超过15秒；
2)航天器测试；
3)退磁，按照三维直角坐标系的三个方向分别对测试后的航天器进行退磁，每次退磁都通过线圈中通入交流电来实现，其中，交流电频率1Hz以下，幅值逐渐衰减，最大磁感应强度不大于5mT，衰减到的值为不大于最大磁感应强度的1％，衰减以直线或指数方式进行，退磁时间在60秒到300秒之间。
2.如权利要求1所述的充退磁方法，其中，在每次退磁步骤开始后，最大磁感应强度以逐渐增加的方式获得。
3.如权利要求1所述的充退磁方法，其中，磁场均匀性是指均匀区内(最大磁感应强度-最小磁感应强度)/中心值。
4.如权利要求1-3任一项所述的充退磁方法，其中，交流电频率为0.1Hz～1Hz。
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