衛星磁場測試系統校準裝置及校準方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及衛星測量技術領域，具體涉及一種衛星磁場測試系統校準裝置及校準 方法。
【背景技術】
[0002] 衛星磁場測試系統是衛星地面磁測試設備的重要組成部分，其主要用于測試和標 定衛星整星、部件的磁場和磁矩、星載磁強計參數的標定校驗等功能。其中，衛星磁場測試 系統的精度、分辨率、穩定性是影響衛星磁測試、星載磁強計校驗誤差的主要因素，是誤差 傳遞的源頭和關鍵點。衛星磁試驗主要包括衛星及產品（如星上磁強計等）磁場、磁矩的測 試和標定，數據的正確與否將直接影響衛星在軌姿態運行，對于衛星可靠性和長壽命具有 重要意義。因此，為減少衛星磁場測試系統的試驗誤差、保證星載磁強計技術參數的精度， 必須首先確保衛星磁場測試系統各項技術參數指標的準確有效。
[0003] 現有的用于檢測衛星磁場測試系統各項技術參數指標準確性的裝置，通常存在如 下缺陷：
[0004] (1)線圈產生的零磁空間的磁場均勻度空間有限；
[0005] (2)線圈產生的零磁空間的磁場穩定性較差。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的是提供一種衛星磁場測試系統校 準裝置及校準方法，針對衛星地面磁場測試系統，確定測試系統校準裝置構成、明確系統校 準項目，規定測試系統技術要求、校準條件、校準方法步驟和系統校準結果處理方法等，最 終完成衛星磁場測試系統校準數據結果。
[0007] 為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的。
[0008] 根據本發明的一個方面，提供了一種衛星磁場測試系統校準裝置，包括：三分量磁 傳感器陣列、測磁電纜以及測磁系統主機箱；所述測磁電纜連接于三分量磁傳感器陣列和 測磁系統主機箱之間；其中：
[0009] 所述三分量磁傳感器陣列包括磁傳感器轉臺和至少一個三分量磁傳感器，所述三 分量磁傳感器安裝于磁傳感器轉臺上；其中每一個三分量磁傳感器均包括三個結構完全相 同的單分量磁傳感器和磁傳感器支架，三個單分量磁傳感器之間相互垂直地安裝在磁傳感 器支架上；
[0010] 所述測磁系統主機箱包括箱體、設置于箱體內部的電源電路、設置于箱體背板上 的MCU板以及設置于箱體內部的至少一塊測磁通道板，其中每一塊測磁通道板均集成有多 個測磁通道，每一塊測磁通道板之間相互獨立，所述測磁通道板與三分量磁傳感器陣列相 連接。
[0011] 優選地，所述單分量磁傳感器采用磁通門磁傳感器。
[0012] 優選地，所述箱體背板上還設置有外部連接接口和/或內部連接器插接接口。
[0013] 優選地，所述MCU板內置測磁功能模塊和控制模塊；其中：
[0014] 所述測磁功能模塊用于控制多測磁通道完成磁感應信號的采集、磁感應信號的數 據編碼以及與控制模塊通信；
[0015] 所述控制模塊用于完成與外部控制中心通信連接。
[0016] 優選地，所述衛星磁場測試系統校準裝置，還包括如下部件：
[0017] -多層屏蔽筒；
[0018] -標準螺旋管線圈；
[0019] 其中，所述標準螺旋管線圈設置于三分量磁傳感器陣列的外部，所述多層屏蔽筒 設置于標準螺旋管線圈的外部。
[0020] 優選地，所述衛星磁場測試系統校準裝置，還包括如下任一個或任多個部件：
[0021] -恒流源發生裝置；
[0022] -顯示器；
[0023] 所述恒流源發生裝置與標準螺旋管線圈相連接；
[0024] 所述顯示器與測磁系統主機箱的測磁功能模塊相連接。
[0025] 優選地，所述測磁電纜長度為20米；所述多層屏蔽筒結構包括五層鉑鉬合金，其 中，多層屏蔽筒結構的內徑為：240mm;外徑為：290mm;長度為：550mm。
[0026] 根據本發明的另一個方面，提供了一種衛星磁場測試系統校準方法，包括如下步 驟：
[0027] S51精度校準，具體步驟如下：
[0028] S511將恒流源發生裝置與標準螺旋管線圈搭接好；
[0029] S512沿地磁東西向放置多層屏蔽筒，標準螺旋管線圈放入多層屏蔽筒中；
[0030] S513三分量磁傳感器陣列放入標準螺旋管線圈中；
[0031] S514調節磁傳感器轉臺：三分量磁傳感器陣列的X分量應與地磁南北向一致，指 北為正；三分量磁傳感器陣列的Y分量應與地磁東西向一致，向北旋轉磁場值應為正向增 大；三分量磁傳感器陣列的Z分量應與地磁垂直向一致，指地心為正；先將三分量磁傳感器 陣列放置到測量位置，三分量磁傳感器陣列達到水平狀態，表明三分量磁傳感器陣列的Z 分量垂直地球表面，使三分量磁傳感器陣列的Y分量的磁場值為OnT，表明此時三分量磁傳 感器陣列方位已調整準確；
[0032] S515根據測磁系統主機箱量程檔次，按標準螺旋管線圈常數，恒流源發生裝置設 置不同電流值產生不同檔次的標準磁場；
[0033] S517三分量磁傳感器陣列感應得到不同檔次磁場強度；
[0034] S518啟動測磁系統王機穿目、啟動外部制中·?ι、的fe制程序；
[0035] S519多測磁通道自動采集三分量磁傳感器陣列感應得到的磁場強度；
[0036] S5110顯示采得的磁場強度數據；
[0037] S5111與標準磁場進行比對；
[0038] S52分辨率校準，具體步驟如下：
[0039] S521將恒流源發生裝置與標準螺旋管線圈搭接好；
[0040] S522沿地磁東西向放置好多層屏蔽筒，將標準螺旋管線圈放入多層屏蔽筒中；
[0041 ] S523三分量磁傳感器陣列放入標準螺旋管線圈中；
[0042] S524調節磁傳感器轉臺：三分量磁傳感器陣列的X分量應與地磁南北向一致，指 北為正；三分量磁傳感器陣列的Y分量應與地磁東西向一致，向北旋轉磁場值應為正向增 大；三分量磁傳感器陣列的Z分量應與地磁垂直向一致，指地心為正；先將磁傳感器放置到 測量位置，三分量磁傳感器陣列達到水平狀態，表明三分量磁傳感器陣列的Z分量垂直地 球表面，使三分量磁傳感器陣列的Y分量的磁場值為OnT，表明此時三分量磁傳感器陣列方 位已調整準確；
[0043] S525啟動測磁系統主機箱、啟動外部控制中心的控制程序；
[0044] S526多測磁通道自動采集三分量磁傳感器陣列感應得到的磁場強度；
[0045] S527顯示采得的磁場強度數據，記錄初始剩磁值
[0046] S528根據測磁系統主機箱量程檔次，按標準螺旋管線圈常數，恒流源發生裝置設 置不同電流值產生不同檔次的標準磁場；
[0047] S529三分量磁傳感器陣列感應得到不同檔次磁場強度；
[0048] S5210啟動外部控制中心的控制程序；
[0049] S5211多測磁通道自動采集三分量磁傳感器陣列感應得到的磁場強度；
[0050] S5212顯示采得的磁場強度數據；
[0051] S5213與標準磁場進行比對；
[0052] S5214在3分鐘內重復步驟S527~S5213,循環測試若干次；
[0053] S5215與標準磁場進行比對；
[0054] S53穩定性校準，具體步驟如下：
[0055] S531將恒流源發生裝置與標準螺旋管線圈搭接好；
[0056] S532沿地磁東西向放置好多層屏蔽筒，標準螺旋管線圈放入多層屏蔽筒中；
[0057] S533三分量磁傳感器陣列放入標準螺旋管線圈中；
[0058] S534調節磁傳感器轉臺：三分量磁傳感器陣列的X分量應與地磁南北向一致，指 北為正；三分量磁傳感器陣列的Y分量應與地磁東西向一致，向北旋轉磁場值應為正向增 大；三分量磁傳感器陣列的Z分量應與地磁垂直向一致，指地心為正；先將三分量磁傳感器 陣列放置到測量位置，三分量磁傳感器陣列達到水平狀態，表明三分量磁傳感器陣列的Z 分量垂直地球表面，使三分量磁傳感器陣列的Y分量的磁場值為OnT，表明此時三分量磁傳 感器陣列方位已調整準確；
[0059] S535根據測磁系統主機箱量程檔次，按標準螺旋管線圈常數，恒流源發生裝置設 置不同電流值產生不同檔次的標準磁場；
[0060] S536三分量磁傳感器陣列感應得到不同檔次磁場強度；
[0061 ] S537啟動測磁系統王機穿目、啟動外部制中·?ι、的fe制程序；
[0062] S538多測磁通道自動采集三分量磁傳感器陣列感應得到的磁場強度；
[0063] S539顯示采得的磁場強度數據；
[0064] S5310與標準磁場進行比對；
[0065] S5311在2小時內重復步驟S535~S5310,循環測試；
[0066] S5312記錄采集值，打印穩定性曲線，與標準磁場進行比對。
[0067] S54磁矩值校準，具體步驟如下：
[0068] S541將標準磁矩放置在測磁小轉臺中；
[0069] S542將三分量磁傳感器陣列置于磁東西方向并與標準磁矩在同一水平面上；
[0070] S543啟動測磁系統主機箱、啟動MCU板內置的測磁功能模塊；
[0071] S544三分量磁傳感器陣列感應得到不同磁場強度；
[0072] S545啟動外部控制中心的并運行控制程序；
[0073] S546多測磁通道自動采集三分量磁傳感器陣列感應得到的磁場強度；
[0074] S547轉臺從0~360°每隔10°測試一次；顯示采得的磁場強度數據；
[0075] S548運行標準磁矩的計算軟件；
[0076] S549得到標準磁矩的計算結果；
[0077] S5410重復步驟S541~S549,