發(fā)布時間：2020-06-22 11:40

【摘要】：隨著人們在外太空探索的范圍越來越廣,對太空行星磁場測量的儀器提出越來越高的要求,如更寬的動態(tài)范圍、更高的穩(wěn)定性和可靠性等。同時,磁場測量,尤其是空間科學(xué)的磁場測量受到嚴(yán)格技術(shù)要求的限制,比如體積、重量、功耗和自身磁干擾等因素。數(shù)字磁通門技術(shù)的發(fā)展為空間磁測提供一套新的途徑。數(shù)字磁通門磁強計在前置放大器之后直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,因此可以做到重量小、低功耗和大的動態(tài)范圍。本文應(yīng)用全數(shù)字式反饋磁通門技術(shù),面向火星表面磁場探測儀的電子學(xué)單元展開了研究,主要的工作如下:(1)建立了單磁芯型磁通門傳感器的數(shù)學(xué)模型。通過對單磁芯磁通門感應(yīng)信號的數(shù)學(xué)推導(dǎo),得知只要磁芯的磁導(dǎo)率隨著激勵磁場的變化而變化,在感應(yīng)信號中就會出現(xiàn)隨著環(huán)境磁場變化而變化的偶次諧波成分,這是測量環(huán)境磁場的理論依據(jù)。(2)設(shè)計了采用數(shù)字閉環(huán)結(jié)構(gòu)的磁測載荷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。設(shè)計了包括電源電路、感應(yīng)信號采集電路、DAC反饋電路、通信接口電路和多通道溫度采集電路在內(nèi)的磁測載荷電子學(xué)單元硬件電路。(3)完成了磁測載荷FPGA的設(shè)計。根據(jù)自頂向下的設(shè)計方法,完成了對磁測載荷FPGA的功能劃分、頂層模塊設(shè)計、子模塊的設(shè)計等,完成了磁測載荷FPGA代碼的詳細(xì)設(shè)計,并提出了磁測載荷系統(tǒng)驗證與測試的實驗方法。設(shè)計完成的磁測載荷電子學(xué)單元,并和磁通門探頭一起通過了 FPGA代碼驗證與仿真、磁測系統(tǒng)的測試、磁測系統(tǒng)的驗證。磁測載荷量程能夠達到± 65000nT,分辨率高達0.05nT。實際測試表明該磁測載荷性能良好,達到了火星表面磁場測量儀的要求。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V447
【圖文】：

系統(tǒng)的磁探頭。逡逑磁通門傳感器探頭主要由外殼、磁芯、線圈、電容、骨架結(jié)構(gòu)、溫度傳感器和基逡逑座組成，整體結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。逡逑今＿Wｒ逡逑圖２－１磁測載荷探頭設(shè)計圖逡逑磁通門探頭的多組線圈主要是指激勵線圈、感應(yīng)線圈和反饋線圈。這些線圈由多逡逑圈直徑為０．２ｍｍ的漆包線繞制而成，構(gòu)成同心線圈組。由于采用的線圈為無骨線圈，逡逑所以還設(shè)計了硬質(zhì)骨架支撐。該探頭采用了鋁合金材料２Ａ１２－Ｔ４作為支撐骨架，材料逡逑具有硬度大、重量輕、熱膨脹系數(shù)與線圈接近，便于加工等優(yōu)點。骨架由四根立柱、逡逑四根橫柱及兩個橫梁組成，立柱通過螺絲固定于外殼底板上，線圈與骨架之間采用航逡逑天專用膠水進行粘合固定。逡逑如圖２－２所示，磁測載荷的磁探頭線圈包含用于測量三個方向磁場矢量值的線圈，逡逑這些線圈分別為激勵線圈、感應(yīng)線圈和反饋線圈。由于測量每個分量都需要三組線圈，逡逑因此每個磁探頭共包含九組線圈。這些線圈環(huán)繞在磁芯周圍，構(gòu)成同心線圈組。設(shè)計逡逑線圈的一個難點在于保證這些測量三個分量磁場的線圈盡量保持嚴(yán)格正交

系統(tǒng)的磁探頭。逡逑磁通門傳感器探頭主要由外殼、磁芯、線圈、電容、骨架結(jié)構(gòu)、溫度傳感器和基逡逑座組成，整體結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。逡逑今＿Wｒ逡逑圖２－１磁測載荷探頭設(shè)計圖逡逑磁通門探頭的多組線圈主要是指激勵線圈、感應(yīng)線圈和反饋線圈。這些線圈由多逡逑圈直徑為０．２ｍｍ的漆包線繞制而成，構(gòu)成同心線圈組。由于采用的線圈為無骨線圈，逡逑所以還設(shè)計了硬質(zhì)骨架支撐。該探頭采用了鋁合金材料２Ａ１２－Ｔ４作為支撐骨架，材料逡逑具有硬度大、重量輕、熱膨脹系數(shù)與線圈接近，便于加工等優(yōu)點。骨架由四根立柱、逡逑四根橫柱及兩個橫梁組成，立柱通過螺絲固定于外殼底板上，線圈與骨架之間采用航逡逑天專用膠水進行粘合固定。逡逑如圖２－２所示，磁測載荷的磁探頭線圈包含用于測量三個方向磁場矢量值的線圈，逡逑這些線圈分別為激勵線圈、感應(yīng)線圈和反饋線圈。由于測量每個分量都需要三組線圈，逡逑因此每個磁探頭共包含九組線圈。這些線圈環(huán)繞在磁芯周圍，構(gòu)成同心線圈組。設(shè)計逡逑線圈的一個難點在于保證這些測量三個分量磁場的線圈盡量保持嚴(yán)格正交

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2725624