CN112748377B - 一种星载感应式磁力仪现场校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载感应式磁力仪现场校准装置，涉及磁测量仪器计量技术领域，目的是为了解决星载感应式磁力仪安装到卫星上以后无法校准的问题。该校准装置包括三维平移支架、磁屏蔽模块、无矩线圈和交流恒流源。三维平移支架，用于支撑磁屏蔽模块和无矩线圈，具有升降、二维水平平移的功能，用于将磁屏蔽模块升高到感应式磁力仪的高度，并将磁屏蔽模块的中心移动到与感应式磁力仪的中心重合。磁屏蔽模块，内部实现无干扰的零磁空间，对感应式磁力仪的噪声指标进行校准。无矩线圈和交流电源配合，用于产生频率和磁场量值可调的标准磁场，对感应式磁力仪的灵敏度和频响特性指标进行校准。

Description

一种星载感应式磁力仪现场校准装置

技术领域

本发明涉及磁测量仪器计量技术领域，具体涉及一种星载感应式磁力仪现场校准装置。

背景技术

基于法拉第电磁感应原理研制的感应式磁力仪，由于其低频段磁场测量具有极高的灵敏度，目前是空间低频磁场探测的重要手段。欧空局Cluster星座、美国Fast卫星、法国Demeter卫星、美国Themis卫星，以及中国的TC-2、ZH-1等卫星上均搭载了感应式磁力仪，进入二十一世纪以来，一系列的地球空间、深空探测和地震电磁探测的国际计划都包含有感应式磁强计。卫星上搭载的感应式磁力仪主要用于近地空间低频磁场测量和深空低频磁场测量。

感应式磁力仪需要校准的主要指标包括灵敏度、频响特性、噪声等，其中灵敏度、频响特性需要在标准磁场线圈内进行校准，噪声需要在磁屏蔽装置内进行校准。在安装到卫星上之前，感应式磁力仪的所有技术指标均可以在专业计量站完成校准。但是在安装到卫星上以后，由于磁力仪在卫星上的安装结构、校准装置可移动性等因素影响，目前还不能实现在卫星总装车间的现场校准，具体有以下几个原因：

由于空间磁场很弱，为了避免卫星本身磁性的影响，保证测量精度，感应式磁强计一般安装在3m～8m的延伸杆末端，距离卫星主体一定的距离。另外，在总装车间时卫星伸杆距离地面的高度一般在2m～3m。目前的校准手段还不能确保感应式磁力仪、卫星伸杆和卫星主体的绝对安全。

实验室内的磁屏蔽装置体积大、重量大，无法移动到现场，也无法移动到卫星伸杆高度位置进行现场校准。另外，磁屏蔽装置必须在合盖状态对磁力仪噪声进行校准，由于卫星伸杆的干涉，目前无法实现磁屏蔽装置盒盖。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种星载感应式磁力仪现场校准装置，目的是为了解决星载感应式磁力仪安装到卫星上以后无法校准的问题，提出一种可在卫星总装车间对卫星上的感应式磁力仪进行现场校准的装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种星载感应式磁力仪现场校准装置，卫星通过L型固定在现场水平面上，卫星上固定一根卫星伸杆，卫星伸杆平行于水平面，卫星伸杆的端头设置感应式磁力仪，该校准装置包括三维平移支架、磁屏蔽模块、无矩线圈和交流恒流源。

三维平移支架，用于支撑磁屏蔽模块和无矩线圈，具有升降、二维水平平移的功能，用于将磁屏蔽模块升高到感应式磁力仪的高度，并将磁屏蔽模块的中心移动到与感应式磁力仪的中心重合。

磁屏蔽模块，内部实现无干扰的零磁空间，对感应式磁力仪的噪声指标进行校准。

无矩线圈和交流电源配合，用于产生频率和磁场量值可调的标准磁场，对感应式磁力仪的灵敏度和频响特性指标进行校准。

进一步地，磁屏蔽模块包括左屏蔽罩和右屏蔽罩；左屏蔽罩和右屏蔽罩为由一个圆柱体壳体沿底面直径分成的两个同样的部分；左屏蔽罩和右屏蔽罩合并后形成的圆柱体外壳底面圆心处开设屏蔽开口；屏蔽开口一周向外延伸一定距离形成环状凸台；屏蔽开口直径可容纳卫星伸杆。

进一步地，无矩线圈绕制在两端开口的圆柱体结构上，无矩线圈与左、右屏蔽罩合并形成的圆柱体外壳同轴共心设置。

进一步地，无矩线圈通过连接电缆，与交流恒流源连接，交流恒流源向无矩线圈中通交变电流，无矩线圈中心产生标准磁场，通过调节交变电流的频率和电流幅值，以调节标准磁场的频率和磁场大小。

进一步地，三维平移支架，包括主体支架、纵向平移机构、升降机构和横向平移机构。主体支架底部设置纵向平移机构。主体支架顶部通过升降机构支撑一个与水平面平行的托台。磁屏蔽模块置于托台上，磁屏蔽模块通过横向平移机构与托台滑动连接。升降机构用于将磁屏蔽单元和无矩线圈调节到升高到卫星伸杆的高度。纵向平移机构用于将磁屏蔽单元和无矩线圈的中心调节到与感应式磁力仪的中心重合。横向平移机构在试验开始前将磁屏蔽单元的左右屏蔽罩合拢，在试验结束后将磁屏蔽单元左右屏蔽罩分开。

有益效果：

本发明提出的装置，采用三维平移支架将磁屏蔽装置升高到感应式磁力仪的高度，并将磁屏蔽装置的中心移动到与感应式磁力仪的中心重合。采用拆分式磁屏蔽装置，可在其内部实现无干扰的零磁空间，对感应式磁力仪的噪声指标进行校准。采用无矩线圈和交流电源配合使用，用于产生频率和磁场量值可调的标准磁场，对感应式磁力仪的灵敏度、频响特性指标进行校准。最终能够对卫星上安装的感应式磁力仪在总装阶段、发射前进行现场校准，保证卫星发射前量值的准确可靠。

附图说明

图1为本发明实施例提供的星载感应式磁力仪现场校准装置示意图；

图2为本发明实施例提供的校准装置在位置一时的示意图；

图3为本发明实施例提供的校准装置在位置二时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种星载感应式磁力仪现场校准装置，包括：三维平移支架、磁屏蔽模块、无矩线圈和交流恒流源。

发明中的三维平移支架，用于支撑磁屏蔽装置和无矩线圈，具有升降、二维水平平移的功能，可将磁屏蔽装置升高到感应式磁力仪的高度，并将磁屏蔽装置的中心移动到与感应式磁力仪的中心重合。

发明中的磁屏蔽模块，可在其内部实现无干扰的零磁空间，对感应式磁力仪的噪声指标进行校准。

发明中的无矩线圈和交流电源配合使用，用于产生频率和磁场量值可调的标准磁场，对感应式磁力仪的灵敏度、频响特性指标进行校准。

1三维平移支架，2磁屏蔽模块，3无矩线圈，4交流恒流源。的磁屏蔽模块和无矩线圈安装在三维平移支架上，磁屏蔽装置合拢时，无矩线圈的中心与磁屏蔽模块的中心重合，无矩线圈通过电缆与交流恒流源连接。

三维平移支架，如图1所示，主要由主体支架10、纵向平移机构11、升降机构12和横向平移机构13组成。主体支架10底部设置纵向平移机构11；主体支架10顶部通过升降机构12支撑一个与水平面平行的托台；其中升降机构12用于将磁屏蔽模块和无矩线圈调节到卫星伸杆的高度，具体地升降机构12可以采用伸缩杆或者升降电机等结构。纵向平移机构11用于将磁屏蔽模块和无矩线圈的中心调节到与感应式磁力仪的中心重合，纵向平移机构可以采用滑轨或者滑轮等机构；磁屏蔽模块置于托台上，磁屏蔽模块通过横向平移机构13与托台滑动连接，横向平移机构也可以采用滑轨或者滑轮等结构，横向平移机构13在试验开始前将磁屏蔽模块左右两部分合拢，在试验结束后将磁屏蔽模块左右两部分分开。

磁屏蔽模块，如图1所示，由左屏蔽罩32和右屏蔽罩33两部分组成，左屏蔽罩32和右屏蔽罩33为由一个圆柱体壳体沿底面直径分成的两个同样的部分；左屏蔽罩32和右屏蔽罩33合并后形成的圆柱体外壳底面圆心处开设屏蔽开口31；屏蔽开口31一周向外延伸一定距离形成环状凸台；屏蔽开口31直径可容纳卫星伸杆。屏蔽开口可以确保在装置合拢后不会碰到卫星伸杆，确保伸杆和磁力仪的安全。屏蔽开口向外延伸一定距离，可有效降低开口对磁屏蔽效果的影响。

无矩线圈，如图1所示，无矩线圈20绕制在两端开口的圆柱体结构上，无矩线圈与左、右屏蔽罩合并形成的圆柱体外壳同轴共心设置。无矩线圈20通过线圈支架21固定在三维平移支架上，磁屏蔽模块合拢后，其中心与磁屏蔽模块，以及感应式磁力仪的中心均重合。无矩线圈通过连接电缆40，与交流恒流源50连接，交流恒流源向无矩线圈中通电，可在线圈中心产生标准磁场，通过调节交变电流的频率和电流幅值，可调节标准磁场的频率和磁场大小。

校准装置使用方法：调节三维平移支架的位置，使纵向平移机构11的两根滑轨与卫星伸杆平行，并相对卫星伸杆左右对称，调节升降机构12使无矩线圈的中心到达感应式磁力仪的中心高度，调节横向平移机构13将磁屏蔽模块左右两个屏蔽罩分离，此时的校准装置处于位置一，与卫星的结构关系如图2所示。调节纵向平移机构11，使感应式磁力仪位于无矩线圈的中心位置，再操作横向平移机构13将左磁屏蔽罩32和右磁屏蔽罩33合拢，此时的校准装置处于位置二，与卫星的结构关系如图3所示。此时即可在磁屏蔽装置内部实现无干扰的零磁空间，对感应式磁力仪的噪声进行校准。再利用交流恒流源对无矩线圈供电，通过调节电流的频率和幅值，即可对感应式磁力仪的灵敏度和频响特性进行校准。校准完成后，先将左右磁屏蔽罩分离，再将支架与感应式磁力仪分离，即可将校准装置安全退出。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种星载感应式磁力仪现场校准装置，卫星通过L型固定在现场水平面上，卫星上固定一根卫星伸杆，卫星伸杆平行于水平面，卫星伸杆的端头设置感应式磁力仪，其特征在于，包括三维平移支架、磁屏蔽模块、无矩线圈和交流恒流源；

所述三维平移支架，用于支撑所述磁屏蔽模块和无矩线圈，具有升降、二维水平平移的功能，用于将所述磁屏蔽模块升高到感应式磁力仪的高度，并将所述磁屏蔽模块的中心移动到与感应式磁力仪的中心重合；

所述磁屏蔽模块，内部实现无干扰的零磁空间，对所述感应式磁力仪的噪声指标进行校准；

所述无矩线圈和交流电源配合，用于产生频率和磁场量值可调的标准磁场，对感应式磁力仪的灵敏度和频响特性指标进行校准；

所述磁屏蔽模块包括左屏蔽罩（32）和右屏蔽罩（33）；

左屏蔽罩（32）和右屏蔽罩（33）为由一个圆柱体壳体沿底面直径分成的两个同样的部分；左屏蔽罩（32）和右屏蔽罩（33）合并后形成的圆柱体外壳底面圆心处开设屏蔽开口（31）；所述屏蔽开口（31）一周向外延伸一定距离形成环状凸台；所述屏蔽开口（31）直径可容纳卫星伸杆；

所述三维平移支架，包括横向平移机构（13）；所述横向平移机构（13）在试验开始前将所述磁屏蔽模块左右屏蔽罩合拢，在试验结束后将所述磁屏蔽模块左右屏蔽罩分开。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无矩线圈（20）绕制在两端开口的圆柱体结构上，无矩线圈与左、右屏蔽罩合并形成的圆柱体外壳同轴共心设置。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述无矩线圈通过连接电缆，与交流恒流源（50）连接，交流恒流源（50）向无矩线圈中通交变电流，所述无矩线圈中心产生标准磁场，通过调节所述交变电流的频率和电流幅值，以调节所述标准磁场的频率和磁场大小。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述三维平移支架，包括主体支架（10）、纵向平移机构（11）、升降机构（12）和横向平移机构（13）；

所述主体支架（10）底部设置所述纵向平移机构（11）；

所述主体支架（10）顶部通过所述升降机构（12）支撑一个与水平面平行的托台；

所述磁屏蔽模块置于所述托台上，磁屏蔽模块通过所述横向平移机构（13）与所述托台滑动连接；

所述升降机构（12）用于将所述磁屏蔽模块和无矩线圈调节到升高到卫星伸杆的高度；

所述纵向平移机构（11）用于将所述磁屏蔽模块和无矩线圈的中心调节到与感应式磁力仪的中心重合；

所述横向平移机构（13）在试验开始前将所述磁屏蔽模块左右屏蔽罩合拢，在试验结束后将所述磁屏蔽模块左右屏蔽罩分开。

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