CN110967144A - 一种磁力矩器标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力矩器标定装置，涉及磁力矩器控制技术领域，解决传统量尺方式标定精度差、效率低的缺点。该装置包括磁强计、磁强计调整装置、磁力矩器、磁力矩器安装装置和平台底板。将各部件按照步骤安装完毕后，通过调整磁强计调整装置，能够实现磁强计测量轴和磁力矩器几何中心达到指定距离以精准对准，适用于各种尺寸和样式的磁力矩器。本发明所述磁力矩器标定装置能够实现现有标定方法，并提高标定精度和工作效率，而且结构简单、方便操作。

Description

一种磁力矩器标定装置

技术领域

本发明涉及磁力矩器控制技术领域，尤其涉及一种磁力矩器标定装置。

背景技术

磁力矩器是卫星姿态控制的主要执行机构之一。在磁力矩器中通入指定大小和方向的磁电流，生成期望的磁矩，并在轨道地磁场作用下产生力矩，用于卫星速率阻尼和动量轮卸载，实现卫星姿态磁控制。

每只磁力矩器产品加工完毕后，都必须进行磁矩标定试验，即定量给出磁力矩器通入的磁电流大小和生成磁矩的关系，从而间接得到给定磁矩指令与实际输出磁矩的关系。

磁力矩器有磁棒和磁线圈两种形式。公开的现有技术中，文献《On DeterminingDipole Moments ofa Magnetic Torquer Rod-Experiments and Discussions》给出了磁棒的磁矩标定方法和操作步骤，但未给出磁线圈的磁矩标定方法。而且，由于目前航天事业发展迅速，卫星的生产和发射量逐年增多，磁力矩器产品的需求量剧增，如果对各种尺寸和样式的磁力矩器产品都使用量尺的方式进行标定，即在图纸上用尺准确地量出磁力矩器几何中心与磁强计探头几何中心的距离和高度，且不同尺寸和样式的磁力矩器都需要重新量取，不仅不能保证量尺精度，还大大增加了工作量，降低了工作效率。

因此，需要一种可以提高标定精度、操作简便、适应性强的标定装置。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种适用于磁力矩器的标定装置，该标定装置能够实现现有的磁力矩器标定方法，提高标定精度和工作效率，适用于各种尺寸和样式的磁力矩器(磁棒和磁线圈)，并且结构简单、方便操作。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种磁力矩器标定装置，包括：

平台底板，用于安装磁力矩器和磁强计；

磁力矩器，通过磁力矩器转接工装和磁力矩器安装装置安装于平台底板上的一端，磁力矩器的轴线与平台底板的中心线重合；

磁强计，通过磁强计调整装置安装于平台底板上的另一端，实现磁强计的固定、水平面内角度的调整、以及高度的调整，磁强计测量方向探头的几何中心通过旋转中心线，且其在平台底板上的投影通过平台底板中心线。

进一步地，所述磁强计为测定地磁场大小和方向的磁敏感器。

进一步地，所述磁强计为精度高于10nT的三轴磁强计。

进一步地，所述磁强计为有结构接口或无结构接口的磁强计；所述磁强计为有结构接口的磁强计时，按其结构接口进行固定；所述磁强计为无结构接口的磁强计时，通过支架进行固定。

进一步地，所述磁强计调整装置备两个自由度，一个是沿轴线的旋转，一个是沿轴线的位移。

进一步地，所述磁力矩器为用于产生磁矩的磁棒或磁线圈。

进一步地，所述磁力矩器为磁棒时，磁棒固定于磁力矩器转接工装上。

进一步地，所述磁力矩器中的磁线圈时，磁线圈先固定于L型转接支架上，再固定在磁力矩器转接工装上。

进一步地，所述磁力矩器安装装置形成有螺纹通孔，通过安装螺钉将转接工装固定在磁力矩器安装装置的安装面上。

进一步地，所述磁强计调整装置、磁力矩器安装装置和平台底板均选用无磁材料设计加工。

与现有技术相比，本发明的技术效果：

本发明提供磁力矩器标定装置，通过调整磁强计调整装置，能够实现磁强计测量轴和磁力矩器几何中心达到指定距离以及精准对准，适用于各种尺寸和样式的磁力矩器，解决传统量尺方式标定精度差、效率低的缺点。本发明所述磁力矩器标定装置能够实现现有标定方法，并提高标定精度和工作效率，而且结构简单、方便操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的磁力矩器标定装置的主视图。

图2为本发明的磁力矩器标定装置的俯视图。

图3为本发明的磁力矩器标定装置的轴侧图。

附图标记说明：

1、磁强计；2、磁强计调整装置；3、磁力矩器；4、磁力矩器转接工装；5、磁力矩器安装装置；6、平台底板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明提供了一种磁力矩器标定装置，包括磁强计1、磁强计调整装置2、磁力矩器3、磁力矩器转接工装4、磁力矩器安装装置5和平台底板6，其中，

平台底板6，用于安装磁力矩器3和磁强计1，以及为磁强计调整装置2和磁力矩器安装装置5提供安装平台和基准；

磁力矩器3，通过磁力矩器转接工装4和磁力矩器安装装置5安装于平台底板6上的一端，磁力矩器3的轴线与平台底板6的中心线重合；

磁强计1，为测定地磁场大小和方向的磁敏感器，优选精度高于10nT的三轴磁强计，通过磁强计调整装置2安装于平台底板6上的另一端，实现磁强计1的固定、水平面内角度的调整、以及高度的调整，磁强计调整装置2具备两个自由度，一个是沿轴线的旋转，一个是沿轴线的位移，磁强计1测量方向探头的几何中心通过旋转中心线，且其在平台底板6上的投影通过平台底板6中心线。

其中，本发明所述的磁强计1为有结构接口或无结构接口的磁强计；磁强计可根据磁强计具体的结构形式进行固定，所述磁强计为有结构接口的磁强计时，按其结构接口进行固定；所述磁强计为无结构接口的磁强计时，可通过设计支架进行固定，支架再通过螺接、压接或其他形式固定。

需要说明的是，本发明的磁强计调整装置2，其具体结构形式可多种多样，可是一个完整的结构装置，也可是两个调整装置的组合。本发明只是对结构功能的描述，不对具体的结构进行限制。

另外，本发明所述的磁力矩器3为用于产生磁矩的磁棒或磁线圈。当所述磁力矩器为磁棒时，首先根据磁棒的安装尺寸设计合适尺寸的转接工装，然后通过4个安装螺钉固定在所述磁力矩器转接工装上。因此，通过设计合适转接工装，可以固定各种型号的磁棒，重要的是，设计磁棒的轴线与平台底板的中心线重合。当所述磁力矩器中的磁线圈时，首先根据方形或圆形磁线圈的尺寸，设计合适尺寸的L型转接支架及合适尺寸的转接工装，其次通过4个螺钉将磁线圈固定到L型转接支架，最后通过4个安装螺钉固定在所述磁力矩器转接工装上。重要的是，设计磁线圈的中心轴线与平台底板的中心线重合。

本发明所述的磁力矩器安装装置5，其表面形成有螺纹通孔，例如以5cm×5cm的间距均匀布置M3螺纹通孔，通过安装螺钉将转接工装固定在磁力矩器安装装置的安装面上。

本发明所述的磁强计调整装置2、磁力矩器安装装置5和平台底板6均选用无磁材料设计加工。如聚酰亚胺、碳纤维和Al(牌号7A09)等无磁材料。

本发明的磁力矩器标定装置，包括如下使用步骤：

步骤一：将平台底板放置在磁棒或磁线圈标定地点；

步骤二：将磁强计固定在磁强计调整装置上；

步骤三：将磁强计调整装置安装在平台底板上；

步骤四：将磁线圈固定在L型转接支架上；

步骤五：将磁棒或磁线圈L型支架固定在磁力矩器转接工装上；

步骤六：将磁力矩器转接工装安装在磁力矩器安装装置上；

步骤七：将磁力矩器安装装置安装在平台底板上。

步骤八：根据磁力矩器的尺寸，确定磁力矩器几何中心到磁强计探头几何中心的距离，调整磁强计调整装置到此目标距离。首先，调整磁强计调整装置的垂直方向，观察磁强计该测量轴的示数，从小到大再变小的过程中，选择最大值，即实现磁强计与磁力矩器几何中心垂直方向对准，对准后固定磁强计调整装置垂直方向；其次，调整磁强计调整装置在水平面内的旋转角度，观察磁强计该测量轴的示数，从小到大再变小的过程中，选择最大值，即实现磁强计测量轴与磁力矩器轴向对准，对准后固定磁强计调整装置水平面；调整磁强计调整装置在平台底板上的位置，实现磁力矩器几何中心到磁强计探头几何中心的目标距离。

具体地，本发明的磁力矩器标定装置，磁力矩器以磁棒为例，包括如下使用步骤：

步骤一：将平台底板6放置在磁棒标定地点；

步骤二：将磁强计1固定在磁强计调整装置上；

步骤三：将磁强计调整装置2安装在平台底板上；

步骤四：将磁棒固定在磁力矩器转接工装4上；

步骤五：将磁力矩器转接工装4安装在平台底板6上。

步骤六：根据磁棒的长度L＝260mm，由磁棒几何中心到磁强计探头几何中心的距离R≥L/2，确定R＝300mm。调整磁强计调整装置，首先，调整磁强计调整装置的垂直方向，观察磁强计该测量轴的示数，从小到大再变小的过程中，选择最大值，即实现磁强计与磁棒几何中心垂直方向对准，对准后固定磁强计调整装置垂直方向；其次，调整磁强计调整装置在水平面内的旋转角度，观察磁强计该测量轴的示数，从小到大再变小的过程中，选择最大值，即实现磁强计测量轴与磁棒轴向对准，对准后固定磁强计调整装置水平面；调整磁强计调整装置在平台底板的位置，实现磁棒几何中心到磁强计探头几何中心的距离为R＝300mm。

作为另一实施例，本发明的磁力矩器标定装置，磁力矩器以磁线圈为例，包括如下使用步骤：

步骤一：将平台底板6放置在磁线圈标定地点；

步骤二：将磁强计1固定在磁强计调整装置上；

步骤三：将磁强计调整装置2安装在平台底板6上；

步骤四：将磁线圈固定在L型转接支架上；

步骤五：将L型转接支架固定在磁力矩器转接工装4上；

步骤六：将磁力矩器转接工装4安装在磁力矩器安装装置5上；

步骤七：将磁力矩器安装装置5安装在平台底板6上。

步骤八：根据正方形磁线圈的线圈厚度L＝30mm和线圈边长L1＝260mm，由磁力矩器几何中心到磁强计探头几何中心的距离R≥L/2，确定R＝50mm。调整磁强计调整装置，首先，调整磁强计调整装置的垂直方向，观察磁强计该测量轴的示数，从小到大再变小的过程中，选择最大值，即实现磁强计与磁线圈几何中心垂直方向对准，对准后固定磁强计调整装置垂直方向；其次，调整磁强计调整装置在水平面内的旋转角度，观察磁强计该测量轴的示数，从小到大再变小的过程中，选择最大值，即实现磁强计测量轴与磁线圈轴向对准，对准后固定磁强计调整装置水平面；调整磁强计调整装置在平台底板上的位置，实现磁线圈几何中心到磁强计探头几何中心的距离为R＝50mm。

采用传统量尺方式标定和采用本发明的磁力矩器标定装置，最终实现的目的都是将磁力矩器几何中心到磁强计探头几何中心精准对准。本磁力矩器标定装置，通过调整磁强计调整装置，当磁强计示数最大时，判断实现磁力矩器几何中心到磁强计探头几何中心精准对准。但采用量尺方式时，首先无法准确量出磁强计探头几何中心及磁力矩器几何中心的位置，只能通过间接测量出磁强计探头几何中心距磁强计边界的距离和磁力矩器几何中心距磁力矩器边界距离，再进行换算；除此之外，量尺的测量精度取决于采用尺的分辨率，即采用米尺测量，精度至少为1mm。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的磁力矩器标定装置，该标定装置能够实现现有的磁力矩器标定方法提高标定精度和工作效率，适用于各种尺寸和样式的磁力矩器，并且结构简单、方便操作。同时，本发明的装置也适用于PCB磁力矩器等其他类型的磁力矩器，适用范围广。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种磁力矩器标定装置，其特征在于，包括：

平台底板，用于安装磁力矩器和磁强计；

磁力矩器，通过磁力矩器转接工装和磁力矩器安装装置安装于平台底板上的一端，磁力矩器的轴线与平台底板的中心线重合；

磁强计，通过磁强计调整装置安装于平台底板上的另一端，实现磁强计的固定、水平面内角度的调整、以及高度的调整，磁强计测量方向探头的几何中心通过旋转中心线，且其在平台底板上的投影通过平台底板中心线。

2.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁强计为测定地磁场大小和方向的磁敏感器。

3.根据权利要求2所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁强计为精度高于10nT的三轴磁强计。

4.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁强计为有结构接口或无结构接口的磁强计；所述磁强计为有结构接口的磁强计时，按其结构接口进行固定；所述磁强计为无结构接口的磁强计时，通过支架进行固定。

5.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁强计调整装置备两个自由度，一个是沿轴线的旋转，一个是沿轴线的位移。

6.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁力矩器为用于产生磁矩的磁棒或磁线圈。

7.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁力矩器为磁棒时，磁棒固定于磁力矩器转接工装上。

8.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁力矩器中的磁线圈时，磁线圈先固定于L型转接支架上，再固定在磁力矩器转接工装上。

9.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁力矩器安装装置形成有螺纹通孔，通过安装螺钉将转接工装固定在磁力矩器安装装置的安装面上。

10.根据权利要求1所述的磁力矩器标定装置，其特征在于，所述磁强计调整装置、磁力矩器安装装置和平台底板均选用无磁材料设计加工。

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