磁通门磁强计校准装置研究

本文介绍了磁通门磁强计校准装置的系统组成,包括大开口大均匀区的三轴磁场线圈、磁场线圈非均匀性的补偿方法、三轴磁场线圈非正交性补偿方法、串并联组合磁场线圈分流电路等,分析了校准装置的测量不确定度主要来源,给出了验证结果。该装置可开展磁通门磁强计(含传感器)示值误差、线性度、正交度等参数的校准,其成果已应用于十多家单位的磁场测试系统和数十家单位的磁通门磁强计校准。     

火星车磁通门磁强计技术

火星磁场测量是国际火星探测任务的焦点之一,中国首次火星磁测任务通过在巡视器(即火星车)和环绕器上同时搭载磁强计,实现对火星磁场的火–空联合观测。巡视器磁强计载荷选用双探头三轴磁通门磁强计,采用亥姆霍兹补偿线圈型探头技术和全数字闭环反馈电路技术,实现空间磁场的高精度同点测量。单机在设计上考虑了可靠性安全性设计和空间环境适应性设计。经地面标定,单机量程可达到±6.5万nT,噪声水平优于0.01 nT/√Hz,分辨率达到了0.01 nT。     

反馈磁场均匀性对磁通门磁强计的影响分析

针对磁通门传感器的特点, 研究了反馈线圈对磁通门传感器探测数据的影响, 并对比了几种典型结构的传感器. 磁通门传感器要求激励线圈工作在均匀磁场环境下, 非均匀场会引入误差信号. 根据磁通门原理进行了理论推导, 非均匀性会导致反馈原理工作的磁通门传感器线性系数发生变化. 针对应用于空间磁场探测的几种磁通门传感器常见结构, 即分立结构型、亥姆霍兹型和紧凑球面型等, 分析了传感器内部磁场的均匀性及对磁场探测的影响. 经仿真计算分析发现, 紧凑球型传感器的内部均匀性和稳定性优于分立结构传感器, 更有利于空间磁场探测.     

磁通门磁强计在深空探测中的应用

磁场测量是深空探测的重要任务之一,通过磁场可以遥感行星内部、研究行星演化历史、认知太阳系天体空间环境。基于法拉第电磁感应原理的磁通门磁强计,因空间适应性强、技术成熟度高、可靠性高等特点,是深空磁场测量最为常用的载荷。简要描述了磁通门磁强计的基本测量原理,探讨了地面和在轨标定的原理和实施方法,并介绍了磁强计在空间任务中的应用方式。目前,我国已经具备了星载高精度磁通门磁强计的研制能力。在不久的将来,磁通门磁强计有望在深空探测任务中发挥重要作用。     

霍尔磁强计温度特性校准装置的研究

本文从霍尔元件的基本物理性能出发分析霍尔磁强计的哪些参数与温度有关,确定温度系数和零点温漂是影响霍尔磁强计特定温度下准确度的关键性参数,根据其工作原理开展了校准装置和校准方法的研究,本文阐述了这两套装置的工作原理和组成,并通过试验验证装置的测量能力。     

磁场敏感度（EMS）自动测试系统

介绍一种磁场敏感度自动测试系统,该系统可检验电子仪器对磁场的敏感程度。可按国家标准GB6833.2～87和国家军用标准GJB151-86、GJB152-86进行测试,还可根据用户的需要产生更强的磁场。着重介绍该系统主要技术性能指标、工作原理、结构设计、软件设计和误差分析,并且与国外的测试系统进行了比较。     

基于Sigma-Delta调制技术的高精度数字磁通门磁强计仿真

设计了一种基于1 bit Sigma-Delta环路调制技术的高精度数字磁通门磁强计,建立了数字磁强计信号处理仿真模型,并利用Matlab的Simulink仿真工具开展了数字磁通门磁强计模型的仿真分析,对数字磁强计系统的噪声、线性度、响应速度和频率响应进行了仿真计算。利用本文1 bit Sigma-Delta环路调制技术的数字磁强计在量程超过±10⁵ nT的情况下,系统在1 Hz处的噪声仅为4.66 pT·Hz^–1/2,最大线性偏差为0.16 nT,动态响应速度达到2×10⁶ nT·s^–1,频率响应带宽超过10 Hz。仿真结果表明,基于1 bit Sigma-Delta环路调制技术的数字磁通门磁强计可以有效降低对A/D转换器精度的要求,在保证性能的前提下大幅度降低了电路复杂程度,提高了系统的可靠性,在深空探测、空间磁场测量等领域具有广泛的应用前景。     

基于绝对磁场测量的磁通门磁强计在轨标定方法

卫星在轨进行磁场测绘及监测时,需要高精度的磁场值,但由于磁通门磁强计三轴非正交性以及零点漂移所引起的误差大大降低了磁强计的测量精度,因而有必要对此进行校正.本文利用绝对标量磁强计,采用一种改进的最小二乘标定算法,通过不断迭代实现对磁通门三轴正交性和零点漂移的修正.结果表明,在考虑了磁强计本身噪声水平的实际情况下,磁通门磁强计的误差可由100nT左右修正到0.2nT以内.该算法为卫星在轨高精度磁场测量提供了一种可行的方法.     

俄交变中磁标准装置研究

介绍了从俄罗斯引进的用于交变磁场的国防标准——交变中磁标准装置的基本工作原理,以及对其设计方案的剖析。该标准装置工作频率（20～1 000）Hz,复现交变磁场强度（0.1～1 000）mT,在这一领域内代表国际最高水平。通过对其信号获取、磁场感应信号的放大处理、大电流的产生办法、安全互锁设计,以及整体系统理论计算的分析,为该领域内标准装置的国产化提供理论基础,具有较好的实用价值。     

恒定弱磁标准装置设计原理

恒定弱磁标准装置是用来复现高稳定度的恒定弱磁场,并对所复现的弱磁场进行精确测量的装置。恒定弱磁标准装置是由线圈系统、光泵地磁补偿系统、恒流源系统、磁场测量系统等组成。装置采用先进的Cs光泵磁强计补偿技术,在线圈系统的工作区中产生高稳定度的恒定弱磁场,磁场波动均方差小于0.1 nT。通过高稳定度恒流源和线圈系统可以复现1~1.105nT的磁场。通过He-Cs光泵磁共振仪、频率计数器及计算机构成的磁场测量系统可以对所复现的弱磁感应强度量值进行精确的测量,标准测量不确定度为0.07~0.1 nT。     

真空紫外探测器关键参数校准装置

当前真空紫外空间探测技术迅猛发展,真空紫外载荷应用越来越广,其中的核心器件真空紫外探测器的特性校准变得越来越重要,针对国内真空紫外探测器关键参数校准能力缺失问题,研制了一套真空紫外探测器关键参数校准装置,实现光谱响应率、线性度等参数的校准。论述了真空紫外探测器光谱响应率、线性度参数的校准方法,介绍了校准装置的硬件组成、校准方法和软件功能,并对其进行了测量不确定度评定。测试结果证明表明,该校准装置可以对真空紫外探测器进行主要参数的校准,校准结果准确、有效。     

装备电气参数便携式智能校准装置设计

针对武器装备专用电气参数检测设备现场计量保障对校准环境和便携型计量标准的严苛技术要求,研制了一种便携式智能化校准装置。该装置实现了现场校准微环境自动控制,以及板卡级高精度电学计量标准源与标准表设计内容,编制了校准设备显示图像识别软件,配合程控式开关触发装置,可实现装备电气检测设备智能化现场校准,具有较好的推广应用前景。     

基于激光测振仪分离装置测量方法研究

针对目前采用的高速摄像测量方法存在误差较大与操作困难问题,提出了一种基于激光测振仪的新型测量方法,可以有效提高分离装置试验测量精度,为后续分离装置机构精确设计奠定基础。     

称重法低温介质流量校验系统方案研究CSCD

液体火箭发动机试验中,流量测量的准确度至关重要。不同于常温流量测量,低温推进剂的流量测量有其特殊性。介绍了称重法低温介质流量校验原理、方法及方案,对流入法排出气体及流出法增压气体流量简略计算公式进行了推导;针对低温容器气枕换热传质特点,对气枕平均温度的一致性进行了讨论。得出了流入法排出气体流量一致性较好、采用流入法可以使低温流量计检定准确度更高的结论。     

基于三坐标测量机的立方镜标定精度分析

立方镜是航天器产品制造过程中不可缺少的工艺基准。针对基于三坐标测量机的立方镜标定精度问题,进行了不同采样策略的采样试验,获得了立方镜夹角测量重复性数据。并利用解析法和蒙特卡罗方法两种理论分析方法分别对立方镜相邻面夹角测量不确定度进行了评估。数据表明,试验和理论分析结果一致, 两种理论分析方法得到的立方镜相邻面夹角测量不确定度相差微小,且夹角的测量不确定度随着采样点的数量增多而减小,最小接近0.0020°。利用理论分析的方法可以进行面向测量任务的立方镜标定精度的评估和采样规划。     

飞行器脉动压力测量及校准技术研究现状

脉动压力来源于飞行器表面凸起物产生的气流分离,具有明显随机特性。其测量与量值校准准确与否直接决定飞行器研制和试验成败,是飞行器研制过程中一项重要内容。本文简要阐述了飞行器脉动压力测量、测量脉动压力用传感器的特点及其校准等内容。     

基于矢量磁强计的磁场梯度张量仪误差校正方法

卫星在轨运行时,本体会产生一定的磁干扰,一般通过伸杆将传感器远离卫星本体安装,或者通过多个磁场传感器测量磁场梯度的方法来消除卫星本体的磁干扰.使用磁场梯度张量仪测量磁场梯度时,张量仪本身的构型会给测量带来误差.通过对5种主要的张量仪构型进行误差仿真,对比5种构型的张量测量误差,发现十字形构型张量仪的测量误差最小.除了构型带来的误差,张量仪的主要测量误差还包括组成张量仪的三轴磁强计本身的误差和非对准误差.本文使用椭球拟合算法对磁强计本身的误差进行校正,校正后磁强计测量总场的均方根误差为0.864nT.针对张量仪的非对准误差,提出了正交系间非对准误差的校正方法.仿真结果表明,校正后的非对准角度误差≤3.2×10^-5 rad,能够很好地降低张量仪的非对准误差.     

一种新的直流电压源增益校准方法设计与分析

针对校准实验室直流电压源量程增益校准的问题,提出了采用参考标准源和数字多用表直接校准DUT量程增益的新方法。此方法校准误差只与所选设备技术指标有关,便于在一般校准实验室开展且可以实现自动校准。实验结果表明,新方法与传统的电阻分压式方法相比,二者在校准精度上有较好的一致性,在1V~1000V量程范围,新方法的校准结果扩展不确定度可达到0.3μV/V.     

地面放射性测量模型γ剂量率值空间分布规律研究

地面模型是根据IAEA174号报告研建的用于校准便携式γ能谱仪、γ辐射仪的计量标准装置,最初主要用于地质勘查。2016年至2018年,新研建了钾含量30 %（YK3）和铀含量1 %（YU4）的两个模型,并确定了模型量值。远离模型表面中心位置的剂量率较低,随着中心点的接近,剂量率逐渐上升,YK3和YU4的剂量率坪区分别为模型中心点及周围半径约40 cm和50 cm范围内,在坪区内剂量率变化均不大于0.6 %;在参考点3.0 cm上的剂量率分别为320.8 nGy·h^-1和4.3×10⁴ nGy·h^-1;超过3.0 cm时,剂量率随高度呈非线性变化;根据不同高度上的理论计算和实测结果比对,在40 cm高度实测范围以内,YK3实测结果与理论计算结果相对偏差在3 %范围以内,120 cm高度实测范围内,YU4实测结果与理论计算结果相对偏差在2 %范围以内。