CN104049224A - 一种磁力矩器标定线圈及方法 - Google Patents

Abstract

一种磁力矩器标定线圈及方法涉及磁力矩器磁测量领域，该标定线圈包括接线端子、线圈绕组、排针连接器、排母连接器和半圆环体线圈骨架；所述半圆环体线圈骨架由不导磁材料制成，其包括表面刻有螺旋线的能与排针连接器和排母连接器组合为一个圆环体的两个半圆环体，以及表面光滑可合为一个圆环体的两个半圆环体外壳，上述形成的两个圆环体的圆心轴共线。本发明的有益效果是：该标定线圈可避开磁力矩器的支架部分，安装方便快捷，即插即用；该标定线圈的标定方法不限制在常温常压下使用，更适用于热真空环境，方便磁力矩器环境试验时的标定。

Description

一种磁力矩器标定线圈及方法

技术领域

本发明涉及磁力矩器磁测量领域，具体涉及一种标定磁力矩器输出磁矩的标定线圈及其标定方法。

背景技术

磁力矩器是利用地磁场控制卫星姿态的主要执行机构。根据控制规律，将磁力矩器通以一定大小和方向的磁电流，使之产生所要求的磁矩，在轨道地磁场作用下产生力矩，用于动量轮卸载和实现卫星姿态磁控制。因此，方便、准确地对磁力矩器输出磁矩进行标定非常重要。

此外，由于卫星的制造和发射成本很高，在卫星发射前，卫星的各部件要进行充分的模拟空间环境的试验验证，因此需要对磁力矩器进行热真空试验验证，以对其性能进行评估。

对磁力矩器进行磁矩标定的常规方法为赤道作图法。在磁矩水平旋转过程中，在磁力矩器赤道平面测量磁力矩器旋转时的磁感应强度，并通过计算公式推出磁力矩器磁矩。常规标定方法一般在常温常压下，采用磁通计或磁强计等测量磁场，要求周围环境磁场稳定，并且尽量避免选择有大型车辆通过和靠近大功率电源的场所，防止干扰磁场影响最终标定结果。对磁力矩器进行热真空试验验证时，由于空间有限，并且利用磁通计、磁强计等进行测量时，周围带有铁磁性材料的设备产生的附加磁场会引入不可忽略的误差，因此采用常规标定方法并不可行。因此，需要一种对磁力矩器输出磁矩标定环境要求不高、操作简便，并且能够在热真空环境中使用的标定方法。

磁力矩器的标定都是在磁力矩器组装完毕的情况下进行的，磁力矩器支架外轮廓尺寸是磁力矩器线圈部分的几倍，导致内径略大于磁力矩器线圈外径的普通标定线圈无法直接安装，增大标定线圈内径能保证正常安装，但会引入反向的磁场，带来测量误差。

发明内容

为了解决常规标定方法对标定环境要求高、操作不简便，并且不能够在热真空环境中使用，现有标定线圈无法穿过磁力矩器支架直接安装的技术问题，本发明提供一种磁力矩器标定线圈及方法，该标定线圈安装方便快捷，使用该线圈标定磁力矩器磁矩的方法受周围环境影响小，操作简便并且精度高。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种磁力矩器标定线圈，包括接线端子、线圈绕组、排针连接器、排母连接器和半圆环体线圈骨架；所述的半圆环体线圈骨架由不导磁材料制成，其包括表面刻有螺旋线的能与排针连接器和排母连接器组合为一个圆环体的下半圆环体、上半圆环体，以及表面光滑可合为一个圆环体的下半圆环体外壳、上半圆环体外壳，两个圆环体的圆心轴共线；下半圆环体和上半圆环体位于待标定的磁力矩器外侧，且在下半圆环体外壳、上半圆环体外壳构成的圆环体的内侧；线圈绕组沿下半圆环体和上半圆环体绕制，并被分割成若干段半圆弧，沿下半圆环体绕制的半圆弧线圈两端命名为A1和A2，沿上半圆环体绕制的半圆弧线圈两端命名为B1和B2，A1和A2分别焊接到排针连接器的排针上，B1和B2分别焊接到排母连接器的排针上，A1侧排针连接器的排针和B1侧排母连接器的排孔对插连接，A2侧排针连接器的排针和B2侧排母连接器的排孔对插连接；线圈绕组的两端接到接线端子上，下半圆环体和下半圆环体外壳通过两个螺钉及其对应的两个安装孔固定，上半圆环体和上半圆环体外壳通过两个螺钉及其对应的两个安装孔固定。

使用上述磁力矩器标定线圈标定磁力矩器磁矩的方法，包括如下步骤：

步骤一：在常温常压下用常规的磁矩标定方法标定磁力矩器磁矩，记录不同工作电流对应的磁力矩器输出磁矩；

步骤二：将标定线圈固定在磁力矩器的中间，标定线圈的接线端子连接到示波器探头上；

步骤三：对磁力矩器施加步骤一中记录的各个工作电流，并分别记录示波器测得的对应脉冲电压峰值的读数，然后计算步骤一中记录的磁力矩器输出磁矩与对应脉冲电压峰值的比值；

步骤四：热真空环境时，在各个试验温度下，对磁力矩器施加步骤一中记录的各个工作电流，并记录示波器测得的对应脉冲电压峰值的读数，通过将此工作电流下的脉冲电压峰值的读数乘以步骤三中得到的对应磁力矩器输出磁矩与脉冲电压峰值的比值，计算出该温度下的磁力矩器输出磁矩。

本发明的有益效果如下：

(1)该标定线圈可避开磁力矩器支架部分，在磁力矩器的线圈外，先安装一半，再插入另外一半，方便快捷，即插即用。

(2)该标定方法用标定线圈将磁场的变化量转换成电压变化量，而磁场的变化量仅由磁力矩器的输出磁场改变引起，因此克服了常规方法受空间、周围环境的限制，不受地磁场的影响，且排除了周围带有铁磁性材料的设备产生的附加磁场引入的误差，操作简便且标定精度高。

(3)该标定线圈与标定方法不限制在常温常压下使用，更适用于热真空环境，方便磁力矩器环境试验时的标定。

附图说明

图1是本发明磁力矩器标定线圈去掉外壳后的俯视图。

图2是本发明磁力矩器标定线圈的俯视图。

图3是本发明磁力矩器标定线圈去掉外壳后的立体图。

图4是本发明磁力矩器标定线圈的立体图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

如图1至图4所示，本发明的磁力矩器标定线圈包括半圆环体线圈骨架、线圈绕组8、排针连接器1、排母连接器2和接线端子3，所述半圆环体线圈骨架为聚酰亚胺制成的表面刻有螺旋线的、能与排针连接器1和排母连接器2合为一个圆环体的下半圆环体4、上半圆环体5及表面光滑可合为一个圆环体的下半圆环体外壳6、上半圆环体外壳7，螺旋线的线距及深度可依线圈绕组8绕线的直径不同而改变，上述形成的两个圆环体的圆心轴在同一条直线上，有螺旋线的下半圆环体4、上半圆环体5在待标定的磁力矩器外侧，并且在下半圆环体外壳6和上半圆环体外壳7的内侧，线圈绕组8沿下半圆环体4、上半圆环体5绕制，并被分割成若干段半圆弧，沿下半圆环体4绕制的半圆弧线圈两端命名为A1和A2，沿上半圆环体5绕制的半圆弧线圈两端命名为B1和B2，A1和A2分别焊接到排针连接器1的排针上，B1和B2分别焊接到排母连接器2的排针上，A1侧排针连接器1的排针和B1侧排母连接器2的排孔对插，A2侧排针连接器1的排针和B2侧排母连接器2的排孔对插，线圈匝数、线圈的层数对应排针排孔的排数可依待测磁力矩器磁矩增大而增多，线圈绕组8的两端接到接线端子3上，下半圆环体4和下半圆环体外壳6通过两个螺钉及其对应的两个安装孔9固定，上半圆环体5和上半圆环体外壳7通过两个螺钉及其对应的两个安装孔9固定。

使用上述标定线圈标定磁力矩器磁矩的方法包括以下步骤：

第一步：在常温常压下用常规的磁矩标定方法(例如，赤道作图法)标定磁力矩器磁矩，记录不同工作电流对应的磁力矩器输出磁矩；

第二步：同常规标定线圈放置位置一样，将本发明的标定线圈固定在磁力矩器的中间，但与其不同的是，常规标定线圈外接磁通计，本发明的标定线圈的接线端子3外接示波器探头，利用示波器的捕获功能直接测量脉冲电压峰值；

第三步：对磁力矩器施加第一步中记录的各个工作电流，并分别记录相应脉冲电压峰值的读数，计算第一步中得到的磁力矩器输出磁矩与对应测得的脉冲电压峰值的比值；在对磁力矩器施加与第一步中不同的工作电流时，通过将测量得到的脉冲电压峰值乘以前述计算出的磁力矩器输出磁矩与测量脉冲电压峰值的比值，可以推算出此工作电流下的磁力矩器输出磁矩的大小，通过脉冲电压峰值的方向可以得到磁力矩器输出磁矩的方向；

第四步：热真空环境时，在各个试验温度下，对磁力矩器施加第一步中记录的各个工作电流，并记录相应脉冲电压峰值的读数，再乘以第三步中得到的磁力矩器输出磁矩与脉冲电压峰值的比值，即可计算出该温度下的磁力矩器输出磁矩。

Claims (3)

1.一种磁力矩器标定线圈，包括接线端子(3)和线圈绕组(8)，其特征在于，该线圈还包括排针连接器(1)、排母连接器(2)和半圆环体线圈骨架；所述的半圆环体线圈骨架由不导磁材料制成，其包括表面刻有螺旋线的能与排针连接器(1)和排母连接器(2)组合为一个圆环体的下半圆环体(4)、上半圆环体(5)，以及表面光滑可合为一个圆环体的下半圆环体外壳(6)、上半圆环体外壳(7)，两个圆环体的圆心轴共线；下半圆环体(4)和上半圆环体(5)位于待标定的磁力矩器外侧，且在下半圆环体外壳(6)、上半圆环体外壳(7)构成的圆环体的内侧；线圈绕组(8)沿下半圆环体(4)和上半圆环体(5)绕制，并被分割成若干段半圆弧，沿下半圆环体(4)绕制的半圆弧线圈两端命名为A1和A2，沿上半圆环体(5)绕制的半圆弧线圈两端命名为B1和B2，A1和A2分别焊接到排针连接器(1)的排针上，B1和B2分别焊接到排母连接器(2)的排针上，A1侧排针连接器(1)的排针和B1侧排母连接器(2)的排孔对插连接，A2侧排针连接器(1)的排针和B2侧排母连接器(2)的排孔对插连接；线圈绕组(8)的两端接到接线端子(3)上，下半圆环体(4)和下半圆环体外壳(6)通过两个螺钉及其对应的两个安装孔(9)固定，上半圆环体(5)和上半圆环体外壳(7)通过两个螺钉及其对应的两个安装孔(9)固定。

2.如权利要求1所述的一种磁力矩器标定线圈，其特征在于，所述不导磁材料为聚酰亚胺。

3.使用权利要求1或2所述的磁力矩器标定线圈标定磁力矩器磁矩的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：在常温常压下用常规的磁矩标定方法标定磁力矩器磁矩，记录不同工作电流对应的磁力矩器输出磁矩；

步骤二：将标定线圈固定在磁力矩器的中间，标定线圈的两个接线端子(3)连接到示波器探头上；

步骤三：对磁力矩器施加步骤一中记录的各个工作电流，并分别记录示波器测得的对应脉冲电压峰值的读数，然后计算步骤一中记录的磁力矩器输出磁矩与对应脉冲电压峰值的比值；

步骤四：热真空环境时，在各个试验温度下，对磁力矩器施加步骤一中记录的各个工作电流，并记录示波器测得的对应脉冲电压峰值的读数，通过将此工作电流下的脉冲电压峰值的读数乘以步骤三中得到的对应磁力矩器输出磁矩与脉冲电压峰值的比值，计算出该温度下的磁力矩器输出磁矩。