專利名稱：航天器磁力矩器測量線圈及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天器磁力矩器的磁性測量領(lǐng)域，具體涉及一種高低溫變化環(huán)境下的磁力矩器磁矩測量方法。
背景技術(shù)：
磁力矩器是航天器制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制分系統(tǒng)的執(zhí)行部件，它通過自身的磁矩和環(huán)境磁場相互作用而產(chǎn)生力矩，適用于對航天器進行姿態(tài)控制和角動量控制，以及減少環(huán)境力矩引起的姿態(tài)漂移，一般用于低軌道衛(wèi)星。一旦磁力矩器由于工作環(huán)境惡劣而發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個衛(wèi)星壽命的縮短。因此，磁力矩器的可靠性和壽命將直接關(guān)系到衛(wèi)星的壽命及可靠性。而空間的高低溫變化環(huán)境，會對磁力矩器的工作性能產(chǎn)生影響，因此必須通過在空間環(huán)境模擬設(shè)備中進行試驗，來對這些變化進行評估。
目前通常采用赤道作圖法對磁力矩器的磁矩進行測試，試驗過程如下將被測磁力矩器放置在轉(zhuǎn)動平臺的中心，在試件的赤道平面內(nèi)，放置三臺或四臺三分量磁場探測計，且離開轉(zhuǎn)動平臺中心一定的距離，被測磁力矩器繞垂直軸旋轉(zhuǎn)360°，每隔一定角度測量一次磁場值，一般選取每10°測量一次，這樣得到一系列磁場和角度的測量值，再通過公式計算反演出磁矩值。整個測試過程在常溫常壓下進行，且轉(zhuǎn)臺的操作由人工完成。磁力矩器高低溫試驗需要在空間環(huán)境模擬設(shè)備中進行，而空間環(huán)境模擬設(shè)備尺寸有限，且內(nèi)部需要經(jīng)歷高低溫等環(huán)境的變化，所以赤道作圖法無法實現(xiàn)磁力矩器在空間環(huán)境模擬設(shè)備中的磁矩測試，這就迫切地需要采用新的測試方法來對高低溫試驗過程中的磁力矩器的磁矩進行實時測試，以完成對高低溫變化環(huán)境下的磁力矩器的工作性能的監(jiān)控。現(xiàn)有技術(shù)(耿曉磊等，航天器環(huán)境工程，第28卷，第5期，2011年10月)中還公開了一種磁力矩器在高低溫變化環(huán)境下工作磁矩實時測量方法，該方法簡單的描述了可以通過測量套在磁力矩器上的線圈的磁通量來反演磁力矩器的磁矩。但是，該文獻(xiàn)公開的測量方法只是給了一個概括性的說明，并未涉及到詳細(xì)的測量方法。且該文獻(xiàn)公開的測量方法中使用了測試線圈，但并未公開其具體的結(jié)構(gòu)，在實際測量過程中由于無法得知測試線圈的結(jié)構(gòu)而無法進行磁力矩器工作磁矩的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種航天器磁力矩器測量線圈，該測量線圈能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有的磁力矩器的測量方法并提高測量的精度。此外，本發(fā)明的再一目的是提供一種利用該測量線圈測量航天器磁力矩器的方法，該方法測量誤差小，測量速度快。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案一種航天器磁力矩器測量線圈，其包括線圈骨架、線圈繞組以及接線柱，線圈骨架包括兩片形狀對稱的平行相對的耐高低溫材料板，每片板上部的形狀為大半個圓形，圓形下部通過過渡圓弧形成長矩形形狀，兩片板之間連接設(shè)置有圓柱體，圓柱體的圓心軸與兩片板的大半個圓形的圓形軸相一致且圓柱體的外徑小于圓形的直徑以在兩片板之間形成繞制測量線圈的空間，上述兩片板與圓柱體沿著共同的圓心軸穿設(shè)有通孔，通孔的內(nèi)徑略大于待測量磁力矩器的外徑，線圈繞組沿著線圈骨架兩片板之間圓柱體的外徑繞制，線圈的匝數(shù)可隨磁力矩器的磁矩大小的不同而進行調(diào)整，接線柱固定在線圈骨架兩片板下部矩形的兩側(cè)，線圈繞組的兩端連接到接線柱上。優(yōu)選地，所述耐高低溫材料為環(huán)氧樹脂。優(yōu)選地，接線柱通過耐高溫膠粘合在兩片板上。一種利用上述測量線圈測量航天器磁力矩器磁矩的方法，主要包括以下步驟第一步，在常溫下用常規(guī)的磁矩測量方法測量磁力矩器的磁矩，并記錄下工作電流；

第二步，將磁力矩器放置在高低溫試驗容器中，保持常溫狀態(tài)，將所述測試線圈固定在磁力矩器側(cè)的固定位置上，對磁力矩器加載第一步中記錄的工作電流，記錄相應(yīng)的磁通計讀數(shù)，并計算磁力矩器的工作磁矩與測量的磁通值的比值；第三步，使高低溫試驗容器運行工作，在某一設(shè)定溫度持續(xù)一段時間，待溫度測量值恒定時記錄其測量溫度值；第四步，將磁力矩器斷電并且使磁通計讀數(shù)置零，然后再給磁力矩器加載第一步驟中記錄的工作電流，記錄此時磁通計的讀數(shù)，將讀數(shù)乘以第二步中記錄的磁矩磁通的比值即為此溫度值下的磁力矩器工作磁矩；第五步，重新按照步驟三，依次測量磁力矩器在不同溫度下的磁矩。其中，常規(guī)的磁矩測量方法包括赤道作圖法和偶極子法。其中，磁通計可以替換為伏秒計。其中，磁通計的量程與測試線圈產(chǎn)生的磁通大小相適應(yīng)。其中，所述固定位置緊鄰磁力矩器的安裝耳片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于可以測量高低溫變化環(huán)境下的磁力矩器的工作磁矩，不再局限于在常溫下進行測試；由于測試的是磁通量的變化，不受地磁場的干擾，因此該測試方法精度高，抗干擾能力強；該方法測量速度快，測量步驟簡單，易操作；該方法易于進行自動化測試，依據(jù)該方法較容易研制自動化測試設(shè)備。


圖I是本發(fā)明的航天器磁力矩器的測試線圈結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I為線圈骨架，2為接線柱，3為繞制線圈。
具體實施例方式以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的具體實施方式
，下面通過具體實施方式
對本發(fā)明的所述內(nèi)容作進一步的闡明。當(dāng)然，描述下列具體實施方式
只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。
如圖I所示，本發(fā)明的航天器磁力矩器的測試線圈，包括一種航天器磁力矩器測量線圈，其包括線圈骨架、線圈繞組以及接線柱，線圈骨架包括兩片形狀對稱的平行相對的耐高溫材料環(huán)氧樹脂板，每片板上部的形狀為大半個圓形，圓形下部通過過渡圓弧形成長矩形形狀，兩片板之間連接設(shè)置有圓柱體，圓柱體的圓心軸與兩片板的大半個圓形的圓形軸相一致且圓柱體的外徑小于圓形的直徑以在兩片板之間形成繞制測量線圈的空間，上述兩片板與圓柱體沿著共同的圓心軸穿設(shè)有通孔，通孔的內(nèi)徑略大于待測量磁力矩器的外徑，線圈繞組沿著線圈骨架兩片板之間圓柱體的外徑繞制，線圈的匝數(shù)可隨磁力矩器的磁矩大小的不同而進行調(diào)整，接線柱通過耐高溫膠粘合固定在線圈骨架兩片板下部矩形的兩偵牝線圈繞組的兩端連接到接線柱上。利用上述航天器磁力矩器的測試線圈對航天器磁力矩器磁矩進行測量，測量方法具體包括第一步，在常溫下，讓磁力矩器在某一恒定電流下工作，利用常規(guī)的赤道作圖法測量磁力矩器的磁矩，記錄下磁力矩器的工作磁矩及此時的工作電流；第二步，將磁力矩器放置在高低溫試驗容器中，保持常溫狀態(tài)，將磁力矩器的上述 測試線圈安裝在磁力矩器的固定位置上，一般應(yīng)緊鄰磁力矩器的耳片，將測試線圈的接線柱通過導(dǎo)線連接到磁通計，在磁力矩器表面粘貼溫度傳感器，磁力矩器的電連接器與電源輸出端子對應(yīng)接好；第三步，使磁通計讀數(shù)置零，對磁力矩器加載第一步中記錄的工作電流，待電流值穩(wěn)定后，記錄此時的磁通計讀數(shù)；第四步，計算磁力矩器的工作磁矩與測量的磁通值的比值，記為k ；第五步，使高低溫試驗容器運行工作，在某一設(shè)定溫度下持續(xù)一段時間，待上述溫度傳感器的溫度測量值恒定時，記錄其測量溫度值；第六步，將磁力矩器斷電，然后使磁通計讀數(shù)置零；第七步，給磁力矩器加載第一步驟中記錄的工作電流，記錄此時磁通計的讀數(shù)Φ ；第八步，計算在此時測量溫度值時的磁力矩器工作磁矩M = kX Φ ;第九步，改變高低溫試驗容器中的設(shè)定溫度，重復(fù)第五步-第八步的步驟進行；第十步，當(dāng)測試完所有溫度條件下的磁矩值后，試驗結(jié)束。盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以依據(jù)本發(fā)明的精神對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用在未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種航天器磁力矩器測量線圈，其包括線圈骨架、線圈繞組以及接線柱，線圈骨架包括兩片形狀對稱的平行相對的耐高低溫材料板，每片板上部的形狀為大半個圓形，圓形下部通過過渡圓弧形成長矩形形狀，兩片板之間連接設(shè)置有圓柱體，圓柱體的圓心軸與兩片板的大半個圓形的圓形軸相一致且圓柱體的外徑小于圓形的直徑以在兩片板之間形成繞制測量線圈的空間，上述兩片板與圓柱體沿著共同的圓心軸穿設(shè)有通孔，通孔的內(nèi)徑略大于待測量磁力矩器的外徑，線圈繞組沿著線圈骨架兩片板之間圓柱體的外徑繞制，線圈的匝數(shù)可隨磁力矩器的磁矩大小的不同而進行調(diào)整，接線柱固定在線圈骨架兩片板下部矩形的兩側(cè)，線圈繞組的兩端連接到接線柱上。
2.如權(quán)利要求I所述的航天器磁力矩器測量線圈，其中，所述耐高低溫材料為環(huán)氧樹脂。
3.如權(quán)利要求I或2所述的航天器磁力矩器測量線圈，其中，接線柱通過耐高溫膠粘合在兩片板上。
4.一種利用權(quán)利要求1-3任一項所述測量線圈測量航天器磁力矩器磁矩的方法，主要包括以下步驟 第一步，在常溫下用常規(guī)的磁矩測量方法測量磁力矩器的磁矩，并記錄下工作電流； 第二步，將磁力矩器放置在高低溫試驗容器中，保持常溫狀態(tài)，將所述測試線圈固定在磁力矩器側(cè)的固定位置上，對磁力矩器加載第一步中記錄的工作電流，記錄相應(yīng)的磁通計讀數(shù)，并計算磁力矩器的工作磁矩與測量的磁通值的比值； 第三步，使高低溫試驗容器運行工作，在某一設(shè)定溫度持續(xù)一段時間，待溫度測量值恒定時記錄其測量溫度值； 第四步，將磁力矩器斷電并且使磁通計讀數(shù)置零，然后再給磁力矩器加載第一步驟中記錄的工作電流，記錄此時磁通計的讀數(shù)，將讀數(shù)乘以第二步中記錄的磁矩磁通的比值即為此溫度值下的磁力矩器工作磁矩； 第五步，重新按照步驟三，依次測量磁力矩器在不同溫度下的磁矩。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，常規(guī)的磁矩測量方法包括赤道作圖法和偶極子法。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，磁通計可以替換為伏秒計。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，磁通計的量程與測試線圈產(chǎn)生的磁通大小相適應(yīng)。
8.如權(quán)利要求4-7任一項所述的方法，其中，所述固定位置緊鄰磁力矩器的安裝耳片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種航天器磁力矩器測量線圈，其包括線圈骨架、線圈繞組以及接線柱，線圈骨架包括兩片形狀對稱的平行相對的耐高低溫材料板，每片板上部的形狀為大半個圓形，圓形下部通過過渡圓弧形成長矩形形狀，兩片板之間連接設(shè)置有圓柱體，兩片板與圓柱體沿著共同的圓心軸穿設(shè)有通孔，通孔的內(nèi)徑略大于待測量磁力矩器的外徑，線圈繞組沿著線圈骨架兩片板之間圓柱體的外徑繞制，接線柱固定在線圈骨架兩片板下部矩形的兩側(cè)，線圈繞組的兩端連接到接線柱上。本發(fā)明也公開了利用該線圈的測量方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法測量速度快，測量步驟簡單，易操作，且易于進行自動化測試，依據(jù)該方法較容易研制自動化測試設(shè)備。
文檔編號G01R33/02GK102798826SQ20121026679
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者耿曉磊, 肖琦, 易忠, 史堯宜, 彭輝 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所