磁力矩器性能测试标定的装置和方法与流程

本发明涉及航空航天的，尤其涉及一种磁力矩器性能测试标定的装置，以及利用该装置的磁力矩器性能测试标定的方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本发明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。

2、本发明的技术方案是：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)。

3、还提供了这种磁力矩器性能测试标定的装置的工作方法，其包括以下步骤：

4、(1)在实验室中选择周围无铁磁性材料的区域，将测试标定的磁力矩器沿地球上的东西向摆放；

5、(2)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；

6、(3)将磁力矩器的连接电源正向连接，电源从0v逐渐增加到磁力矩器最大正工作电压，得到各电压下磁力矩器产生的磁感应强度在磁强计探头处的测量值br1，由br＝br-b0并根据公式(5)计算不同正向电压情况下的磁力矩器的磁矩

7、

8、其中沿磁力矩器长度方向距磁力矩器中心o的r处，磁力矩器通电产生磁场的磁感应强度br，磁矩m，磁力矩器长度为2l，μ0为真空磁导率；

9、(4)将磁力矩器的连接电源反向连接，电压从0v逐渐增加到磁力矩器最大负工作电压，按照与步骤(3)相同的方法，计算得到负电压情况下的磁力矩器的磁矩；

10、(5)根据步骤(3)和(4)的结果绘制出磁矩-电压曲线，进行线性拟合，并计算得到磁力矩器整个工作电压范围内的线性度；

11、(6)在磁力矩器最大工作电压状态下将电源断开，测量磁力矩器断电后产生的外部磁感应强度的变化，计算得到磁力矩器的剩磁矩。

12、本发明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，后面按照操作步骤测量的测量点磁场，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。

技术特征：

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1所述的磁力矩器性能测试标定的装置的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的磁力矩器性能测试标定的装置的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，待测试磁力矩器(1)长度为2l，指定长度为r＝2l，

技术总结
磁力矩器性能测试标定的装置和方法，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)。

技术研发人员：杜金榜,田武刚,侯建军,王建敏
受保护的技术使用者：湖南揽月机电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14