磁矩实时测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种磁力矩器在地面环境试验过程中的磁矩实时测试系统，包括磁通测试单元、电阻测试单元、温度测试单元、恒流驱动单元和测控单元，其中，磁力矩器放置高低温试验容器中，磁力矩器中部设置温度传感器，测试线圈固定在磁力矩器一侧的固定位置上，并通过磁通计实时测量磁力矩器的磁矩，控制器分别与磁通计、温度变送器、电压测量模块、电流测量模块以及H桥换向电路电通信，利用恒流驱动单元对磁力矩器加载工作电流，并接收磁矩、温度、电压、电流的测量值信号并将其在显示系统中进行实时显示。此外，也公开了利用该系统进行磁矩实时测量的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天器磁力矩器的磁性测量
，具体涉及一种磁力矩器在常压热、热真空等地面环境试验过程中的磁矩实时测试系统和测试方法。 
技术介绍
磁力矩器是航天器制导、导航和控制分系统的执行部件，它通过自身的磁矩和环境磁场相互作用而产生力矩，适用于对航天器进行姿态控制和角动量控制，以及减少环境力矩引起的姿态漂移。一旦磁力矩器由于工作环境恶劣而发生故障，将导致整个卫星寿命的缩短。因此，磁力矩器的可靠性和寿命将直接关系到卫星的寿命及可靠性。而复杂的空间环境，会对磁力矩器的工作性能产生影响，因此必须通过在空间环境模拟设备中进行试验，来对这些变化进行评估。 目前，通常采用赤道作图法对磁力矩器的磁矩进行测试，试验过程如下：将被测磁力矩器放置在转动平台的中心，在试件的赤道平面内，放置三台或四台三分量磁场探测器，且离开转动平台中心一定的距离，被测磁力矩器绕垂直轴旋转360°，每隔一定角度测量一次磁场值，一般选取每10°测量一次，这样得到一系列磁场和角度的测量值，再通过公式计算反演出磁矩值。整个测试过程在常温常压下进行，且转台的操作由人工完成。磁力矩器进行常压热、热真空等地面环境试验时需要在空间环境模拟设备中进行，而空间环境模拟设备尺寸有限，且内部需要经历高低温等环境的变化，所以赤道作图法无法实现磁力矩器在空间环境模拟设备中的磁矩测试，这就迫切地需要采用新的测试系统 和测试方法来对地面环境试验过程中的磁力矩器的磁矩进行实时测试，以完成对常压热、热真空等环境下的磁力矩器的工作性能的监控。 针对上述问题，需要开发一种新型的磁力矩器地面环境试验的磁矩原位标定方法。 
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁力矩器在常压热、热真空等地面环境试验过程中的磁矩实时测试系统和测试方法。 为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案： 一种磁力矩器在地面环境试验过程中的磁矩实时测试系统，包括磁通测试单元、电阻测试单元、温度测试单元、恒流驱动单元和测控单元，磁通测试单元包括彼此电连接的测试线圈和磁通计，电阻测试单元包括电压测量模块和电流测量模块分别与磁力矩器电连接以分别对磁力矩器上的电压和电流进行电测量，温度测试单元包括彼此电连接的温度传感器和温度变送器，恒流驱动单元包括恒流电源及H桥换向电路，磁力矩器的一端上设置测试点，测试点通过H桥换向电路与横流电源电连接，测控单元包括控制器和显示系统，其中，磁力矩器放置高低温试验容器中，磁力矩器中部设置温度传感器，测试线圈固定在磁力矩器一侧的固定位置上，并通过磁通计实时测量磁力矩器的磁矩，控制器分别与磁通计、温度变送器、电压测量模块、电流测量模块以及H桥换向电路电通信，利用恒流驱动单元对磁力矩器加载工作电流，并接收磁矩、温度、电压、电流的测量值信号并将其在显示系统中进行实时显示。 其中，采用伏安法进行磁力矩器的电阻测量。 其中，测试线圈包括线圈骨架、线圈绕组以及接线柱,线圈骨架包括两片形状对称的平行相对的耐高低温且不导电材料板,每片板的形状为椭圆形,两片板之间连接设置有圆柱体,圆柱体的圆心轴与两片板的椭圆形的中心轴相一致且圆柱体的外径小于椭圆形的短轴长度以在两片板之间形成绕制测量线圈的空间,上述两片板与圆柱体沿着共同的中心轴穿设有通孔,通孔的内径略大于待测量 磁力矩器的外径，线圈绕组沿着线圈骨架两片板之间圆柱体的外径绕制，接线柱固定在线圈骨架两片板椭圆形长轴的两侧，线圈绕组的两端连接到接线柱上。 其中，线圈的匝数可随磁力矩器的磁矩大小的不同而进行调整。 其中，所述不导电材料板为环氧树脂板。 一种利用上述测试系统测量航天器磁力矩器磁矩的方法，主要包括以下步骤： 第一步，在试验室用常规的磁矩测量方法测量磁力矩器的磁矩，并记录下工作电流； 第二步，将磁力矩器放置高低温试验容器中，试验容器不工作，将测试系统的测试线圈固定在磁力矩器侧的固定位置上，利用测试系统的恒流驱动单元对磁力矩器加载第一步中记录的工作电流，磁通测试单元中的磁通计对测试线圈中的感应电动势进行积分，得到数值，并将数值发送到控制器，控制器计算磁力矩器的工作磁矩与测量的磁通值的比值，将其存入磁矩磁通对应关系数据库，用于计算磁矩； 第三步，使高低温试验容器运行工作，在某一设定温度持续一段时间，用温度测试单元读取温度值，待温度测量值恒定时，控制器记录其测量温度值； 第四步，停止恒流驱动单元的输出电流并且使磁通计读数置零，然后再给磁力矩器加载第一步骤中记录的工作电流，控制器读取磁通计的读数，调用磁矩磁通对应关系数据库，换算出此温度值下的磁力矩器工作磁矩； 第五步，重新按照步骤三，依次测量磁力矩器在不同温度下的磁矩。 其中，常规的磁矩测量方法包括赤道作图法和偶极子法。 其中，磁通计可替换为伏秒计或其他电压积分电路。 其中，磁通计的量程与测试线圈产生的磁通大小相适应。 其中，所述固定位置紧邻磁力矩器的安装耳片。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： 1)可以测量高低温变化环境下的磁力矩器的工作磁矩，不再局限于在常 温下进行测试； 2)由于测试的是磁通量的变化，不受地磁场的干扰，因此该测试方法精度高，抗干扰能力强； 3)该系统为自动化测量设备，测量步骤简单，易操作。 附图说明图1为本专利技术的航天器磁力矩器磁矩的实时测试系统示意图。 图2为本专利技术的航天器磁力矩器磁矩实时测试系统中测试线圈结构示意图。 其中，1为线圈骨架，2为接线柱，3为线圈绕组。 具体实施方式以下介绍的是作为本专利技术所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本专利技术的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本专利技术的不同方面的内容，而不应理解为限制本专利技术范围。 本专利技术的磁力矩器磁矩实时测试系统，包括磁通测试单元、电阻测试单元、温度测试单元、恒流驱动单元和测控单元。磁通测试单元包括测试线圈和磁通计，测试线圈包括线圈骨架1、线圈绕组3以及接线柱2,线圈骨架1包括两片形状对称的平行相对的耐高低温且不导电材料(如环氧树脂板),每片板的形状为椭圆形,两片板之间连接设置有圆柱体,圆柱体的圆心轴与两片板的椭圆形的中心轴相一致且圆柱体的外径小于椭圆形的短轴长度以在两片板之间形成绕制测量线圈的空间,上述两片板与圆柱体沿着共同的中心轴穿设有通孔,通孔的内径略大于待测量磁力矩器的外径，线圈绕组3沿着线圈骨架1两片板之间圆柱体的外径绕制，线圈的匝数可随磁力矩器的磁矩大小的不同而进行调整，接线柱2固定在线圈骨架两片板椭圆形长轴的两侧，线圈绕组的两端连接到接线柱2上。电阻测试单元包括电压测量模块和电流测量模块，采用伏安法进行磁力矩器的电阻测量，温度测试单元包括温度传感器和温度变送器，温度传感器可采用铂电阻或热电偶，恒流驱动单元包括恒流电源及电流换向电路，电流换向 电路采用H桥电路形式，测控单元包括控制器和显示系统，显示系统实时显示测量的数据和曲线，并进行供电电流大小及方向的控制。 在一具体实施方式中，恒流驱动单元包括恒流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力矩器在地面环境试验过程中的磁矩实时测试系统，包括磁通测试单元、电阻测试单元、温度测试单元、恒流驱动单元和测控单元，磁通测试单元包括彼此电连接的测试线圈和磁通计，电阻测试单元包括电压测量模块和电流测量模块分别与磁力矩器电连接以分别对磁力矩器上的电压和电流进行电测量，温度测试单元包括彼此电连接的温度传感器和温度变送器，恒流驱动单元包括恒流电源及H桥换向电路，磁力矩器的一端上设置测试点，测试点通过H桥换向电路与横流电源电连接，测控单元包括控制器和显示系统，其中，磁力矩器放置高低温试验容器中，磁力矩器中部设置温度传感器，测试线圈固定在磁力矩器一侧的固定位置上，并通过磁通计实时测量磁力矩器的磁矩，控制器分别与磁通计、温度变送器、电压测量模块、电流测量模块以及H桥换向电路电通信，利用恒流驱动单元对磁力矩器加载工作电流，并接收磁矩、温度、电压、电流的测量值信号并将其在显示系统中进行实时显示。

【技术特征摘要】
1.一种磁力矩器在地面环境试验过程中的磁矩实时测试系统，包括磁通测试单
元、电阻测试单元、温度测试单元、恒流驱动单元和测控单元，磁通测试单元
包括彼此电连接的测试线圈和磁通计，电阻测试单元包括电压测量模块和电流
测量模块分别与磁力矩器电连接以分别对磁力矩器上的电压和电流进行电测量，
温度测试单元包括彼此电连接的温度传感器和温度变送器，恒流驱动单元包括
恒流电源及H桥换向电路，磁力矩器的一端上设置测试点，测试点通过H桥换
向电路与横流电源电连接，测控单元包括控制器和显示系统，其中，磁力矩器
放置高低温试验容器中，磁力矩器中部设置温度传感器，测试线圈固定在磁力
矩器一侧的固定位置上，并通过磁通计实时测量磁力矩器的磁矩，控制器分别
与磁通计、温度变送器、电压测量模块、电流测量模块以及H桥换向电路电通
信，利用恒流驱动单元对磁力矩器加载工作电流，并接收磁矩、温度、电压、
电流的测量值信号并将其在显示系统中进行实时显示。
2.如权利要求1所述的磁矩实时测试系统，其中，采用伏安法进行磁力矩器的
电阻测量。
3.如权利要求1所述的磁矩实时测试系统，其中，测试线圈包括线圈骨架、线
圈绕组以及接线柱,线圈骨架包括两片形状对称的平行相对的耐高低温且不导
电材料板,每片板的形状为椭圆形,两片板之间连接设置有圆柱体,圆柱体的圆
心轴与两片板的椭圆形的中心轴相一致且圆柱体的外径小于椭圆形的短轴长度
以在两片板之间形成绕制测量线圈的空间,上述两片板与圆柱体沿着共同的中
心轴穿设有通孔,通孔的内径略大于待测量磁力矩器的外径，线圈绕组沿着线圈
骨架两片板之间圆柱体的外径绕制，接线柱固定在线圈骨架两片板椭圆形长轴
的两侧，线圈绕组的两端连接到接线柱上。
4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿晓磊，孟立飞，肖琦，史尧宜，张文彬，张艳景，李娜，王琪，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11