CN217484494U - 磁力矩器性能测试标定的装置 - Google Patents
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Abstract
磁力矩器性能测试标定的装置，能够实现在试验室环境下磁力矩器性能参数的快速测试标定，简单方便，费用低，并且测试标定结果与磁计量站的测试标定结果高度吻合。这种磁力矩器性能测试标定的装置，其包括：磁强计探头(2)、磁强计信号处理部分(3)、可调直流稳压电源(4)；待测试磁力矩器(1)的引线通过连接线缆(5)与可调直流稳压电源(4)连接，在距离待测试磁力矩器(1)的一端指定长度处放置磁强计探头(2)，将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，磁强计探头(2)连接磁强计信号处理部分(3)。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空航天的技术领域，尤其涉及一种磁力矩器性能测试标定的装置。
背景技术
磁力矩器是航天制导、导航和控制分系统的执行部件。磁力矩器在低轨道卫星上得到了广泛应用，一般在1颗卫星上使用3根磁力矩器，分别沿星体滚动轴、俯仰轴和偏航轴正交安装。根据控制规律，将磁力矩器通以一定大小和方向的电流，使之产生所要求的磁矩，在轨道地磁场作用下产生力矩，该力矩作为控制力矩，用于卫星姿控飞轮卸载和实现卫星姿态磁控制。
相对于卫星姿态控制系统中其它执行机构，磁力矩器具有简单、可靠性高等优点，尺寸、质量、额定磁矩、剩磁矩、线性度等技术指标是磁力矩器的主要性能参数，需要进行准确的测试和标定。尺寸和质量测试标定相对比较简单，但是额定磁矩、剩磁矩和线性度等参数的测试标定相对比较复杂，目前需要在专门的磁计量站进行测试标定。
在磁计量站进行磁力矩器性能测试标定，具有测试标定结果准确、可信的优点，但是测试标定过程复杂、周期长、收费高。蓬勃发展的商业航天产业对部组件提出了高性价比的要求，并且要求产品供货周期相对于军用航天业短得多。因此现有磁力矩器在磁计量站进行测试标定的方式，尚不能满足高性价比磁力矩器大批量交付的测试标定需求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供了一种磁力矩器性能测试标定的装置，其能够实现在试验室环境下磁力矩器性能参数的快速测试标定，简单方便，费用低，并且测试标定结果与磁计量站的测试标定结果高度吻合。
本实用新型的技术方案是：这种磁力矩器性能测试标定的装置，其包括：磁强计探头(2)、磁强计信号处理部分(3)、可调直流稳压电源(4)；待测试磁力矩器(1)的引线通过连接线缆(5)与可调直流稳压电源(4)连接，在距离待测试磁力矩器(1)的一端指定长度处放置磁强计探头(2)，将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，磁强计探头(2)连接磁强计信号处理部分(3)。
本实用新型将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，使测量磁感应强度的测量点和磁力矩器质心连线与磁力矩器的中心轴线的夹角为0°，从而避免了复杂的标定装置设计，结构简单；将测试标定的磁力矩器沿地球上的东西向摆放，将磁强计探头对准磁力矩器中心轴线并沿磁力矩器轴线远离磁力矩器位置，记录此时的磁强计的测量值为B0，再测量测量点磁场，磁强计的测量值为B，B-B0就是磁力矩器去除了地磁场后在测量点的实际磁感应强度，从而无需像磁计量站那样通过专门的三维补偿线圈产生与地磁场方向相反、大小相等的磁场，来抵消地磁场，因此费用大大降低；而且步骤简单方便，操作快速，并且测试标定结果与磁计量站的测试标定结果高度吻合。
附图说明
图1示出了通常情况下采用测量磁力矩器产生磁场的磁感应强度。
图2示出了当磁力矩器产生磁场的磁感应强度方向与磁力矩器轴线一致时的情况，相当于图1中θ＝0°。
图3示出了根据本实用新型的磁力矩器性能测试标定的装置的结构示意图。
图4所示为磁计量站和采用本实用新型的方法和装置对同一根磁力矩器测试的电压-磁矩曲线。
具体实施方式
如图3所示，这种磁力矩器性能测试标定的装置，其包括：磁强计探头2、磁强计信号处理部分3、可调直流稳压电源4；待测试磁力矩器1的引线通过连接线缆5与可调直流稳压电源4连接，在距离待测试磁力矩器1的一端指定长度处放置磁强计探头2，将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，磁强计探头2连接磁强计信号处理部分3。
优选地，所述指定长度为待测试磁力矩器1长度的二分之一。
优选地，将磁力矩器沿地球上的东西方向放置。
优选地，所述磁强计是高斯磁强计。高斯磁强计探头很小，磁场测量准确，并且性价比高。
优选地，所述可调直流稳压电源4的电压量程为0V到磁力矩器最大工作电压。这样可以降低装置的成本，减少电源重量和体积，从而减少整个装置的重量和体积，便于携带和放置。
优选地，所述磁强计探头具有三角形底座(图中未示出)，这样的结构可以保证将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，减少误差，而且三角形的结构更加稳固可靠。
本实用新型将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，使测量磁感应强度的测量点和磁力矩器质心连线与磁力矩器的中心轴线的夹角为0°，从而避免了复杂的标定装置设计，结构简单；将测试标定的磁力矩器沿地球上的东西向摆放，将磁强计探头对准磁力矩器中心轴线并沿磁力矩器轴线远离磁力矩器位置，记录此时的磁强计的测量值为B0，再测量测量点磁场，磁强计的测量值为B，B-B0就是磁力矩器去除了地磁场后在测量点的实际磁感应强度，从而无需像磁计量站那样通过专门的三维补偿线圈产生与地磁场方向相反、大小相等的磁场，来抵消地磁场，因此费用大大降低；而且步骤简单方便，操作快速，并且测试标定结果与磁计量站的测试标定结果高度吻合。
以下更详细地说明本实用新型。
直接测量磁力矩器的磁矩非常困难，一般采用以测量磁力矩器产生磁场的磁感应强度，然后通过计算来间接测量磁矩。如图1所示，距磁力矩器中心O的R处，磁力矩器通电产生磁场的磁感应强度B，Bt和Bn分别是B在坐标轴上的两个投影分量，它们与磁矩M的关系满足下面的公式(1)和(2)。
式中L为磁力矩器长度的一半。
磁力矩器进行测试标定时，取θ＝0°，如图2所示，则有：
Bn＝0 (4)
因此，磁矩M可以表示为：
根据公式(5)，磁矩M的测量可以通过测量磁力矩器中心轴线上距离中心O点距离R处A点的磁感应强度Br来确定，Br的方向与磁矩M一致，在磁力矩器轴线上。
更进一步地，本申请设计的磁力矩器性能参数测试标定装置的原理框图如图3所示。图中1为磁力矩器，2为磁强计探头，3为磁强计信号处理部分，4为可调直流稳压电源，5为磁力矩器线圈引出的连接线缆。根据实践经验，当选取的磁场的测试点与磁力矩器质心的距离R在磁芯总长度值2L的附近时，该测试方法得当磁力矩器的磁矩M更准确。因此，如图3所示取R＝2L，这时公式(5)化简为下面的公式(6)。
地磁场的存在可能会对磁力矩器的磁感应强度的测量有显著影响，地磁场强度大约为0.05mT量级，所以在测量时需要消除地磁场的影响，保证数值的准确。磁计量站一般通过专门的三维补偿线圈产生与地磁场方向相反、大小相等的磁场，从而抵消地磁场，但是这种方法需要专门设备。本申请提出在实验室环境下更简单的消除地磁场影响的方法：由于地球磁场南北方向强、东西方向弱，测试时接将磁力矩器沿东西方向放置，将磁强计探头对准磁力矩器中心轴线并沿磁力矩器轴线远离磁力矩器位置，记录此时的磁强计的测量值为B0，后面按照正常操作步骤测量的A点(如图3所示)磁场，磁强计的测量值为B，B-B0就是磁力矩器去除了地磁场后在A点的实际磁感应强度。
本申请中提出的磁力矩器性能测试标定的具体实施例为：得到磁力矩器轴线上并且距离磁力矩器中心O点R＝2L的A点处磁力矩器产生的磁感应强度在磁强计探头处的测量值Br1，并从中去除地磁场的磁感应轻度B0，由Br＝Br1-B0并根据公式(6)计算得到磁力矩器的磁矩。
本申请设计的磁力矩器性能测试标定装置如图3所示，主要包括测试的磁力矩器1、磁强计探头2，磁强计信号处理部分3，可调直流稳压电源4，磁力矩器线圈引出的连接线缆5。磁强计可以选用高斯计，高斯计探头很小，磁场测量准确，并且高斯计性价比高。
图1所示为采用测量磁力矩器产生磁场的磁感应强度，通过计算来间接测量磁矩的原理示意图。图中1为磁力矩器，距磁力矩器中心O的R处，磁力矩器通电产生磁场的磁感应强度为B，Bt和Bn分别是B在坐标轴上的两个投影分量，它们与磁矩M的关系满足公式(1)和(2)。
图2所示为当磁力矩器产生磁场的磁感应强度方向与磁力矩器轴线一致时的情况，相当于图1中θ＝0°。这种情况下磁力矩器磁场的磁感应强度B与磁矩M的关系由公式(1)和(2)简化为公式(3)和(4)。
图3所示为申请的磁力矩器性能参数测试标定装置原理框图。图中1为磁力矩器，2为磁强计探头，3为磁强计信号处理部分，4为可调直流稳压电源，5为磁力矩器线圈引出的连接线缆，并且取R＝2L，是的磁力矩器的磁矩M计算更简单和准确。磁强计可以选用高斯计，高斯计探头很小，磁场测量准确，并且高斯计性价比高。
图4所示为磁计量站和采用本申请装置对同一根磁力矩器测试的电压-磁矩曲线，从图中可以看出两者吻合较好。
本实用新型的有益效果如下：
(1)本申请提出了一种简便的磁力矩器性能参数测试标定装置，实现了在试验室环境下磁力矩器性能参数的快速测试标定。
(2)本申请中提出的装置对磁力矩器性能参数的测试标定结果与磁计量站的测试标定结果高度吻合，验证了所提装置的有效性。
(3)本申请中提出的装置对磁力矩器性能测试标定操作简单方便，效率高，费用低。
(4)本申请中设计的磁力矩器性能参数测试标定装置结构简单、成本低。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.磁力矩器性能测试标定的装置，其特征在于：其包括：磁强计探头(2)、磁强计信号处理部分(3)、可调直流稳压电源(4)；待测试磁力矩器(1)的引线通过连接线缆(5)与可调直流稳压电源(4)连接，在距离待测试磁力矩器(1)的一端指定长度处放置磁强计探头(2)，将磁强计探头对准待测试磁力矩器的中心轴线，磁强计探头(2)连接磁强计信号处理部分(3)。
2.根据权利要求1所述的磁力矩器性能测试标定的装置，其特征在于：所述指定长度为待测试磁力矩器(1)长度的二分之一。
3.根据权利要求2所述的磁力矩器性能测试标定的装置，其特征在于：将磁力矩器沿地球上的东西方向放置。
4.根据权利要求3所述的磁力矩器性能测试标定的装置，其特征在于：所述磁强计是高斯磁强计。
5.根据权利要求4所述的磁力矩器性能测试标定的装置，其特征在于：所述可调直流稳压电源(4)的电压量程为0V到磁力矩器最大工作电压。
6.根据权利要求1所述的磁力矩器性能测试标定的装置，其特征在于：所述磁强计探头具有三角形底座。
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| CN202220512506.0U CN217484494U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 磁力矩器性能测试标定的装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN116331524A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-06-27 | 北京钧天航宇技术有限公司 | 一种卫星磁力矩器安装位置的确定方法及装置 |
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2022
- 2022-03-09 CN CN202220512506.0U patent/CN217484494U/zh active Active
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| CN116331524A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-06-27 | 北京钧天航宇技术有限公司 | 一种卫星磁力矩器安装位置的确定方法及装置 |
| CN116331524B (zh) * | 2023-05-30 | 2023-07-21 | 北京钧天航宇技术有限公司 | 一种卫星磁力矩器安装位置的确定方法及装置 |
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