[發明專利]無需伸桿的空間磁場測量裝置、測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201910096719.2
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109799467B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 宗秋剛;肖池階;于向前;劉斯;施偉紅;鄒鴻;王永福;陳鴻飛;周率
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 陳敏

本發明提供一種無需伸桿的空間磁場測量裝置、測量系統及測量方法，測量裝置包括磁強計，磁強計包括分布在不同的平面上呈立體分布的多個磁場探測器單體，用于測量待測空間內的磁場；以及與磁強計電連接的數據處理單元，其接收和處理磁強計測量的空間磁場的數據；磁強計直接固定連接至其支撐部件上，測量待測空間內的磁場。本發明采用無伸桿的磁強計，有利于三軸穩定型衛星，不會影響衛星的轉動慣量，也就不會影響衛星姿態。在無需伸桿磁場測量系統中，磁強計的多個磁場探測器單體設置在不同的平面內，形成立體分布樣式，使得能夠根據球諧展開原理，將測量的磁場分為外源場和內源場兩部分，獲得更加精確的待測磁場分布。

技術領域

本發明涉及無需伸桿空間磁場測量領域，具體涉及一種無需伸桿的空間磁場測量裝置、測量系統及測量方法。

背景技術

磁場是日地空間相互作用能量儲存、傳輸和釋放的主要媒介，且是帶電粒子運動動力學過程的主要影響因素。對空間磁場的探測將有助于研究空間高能電子的加速機制，有助于人們提高對空間磁場的認識，完善國際地磁場參考模型(IGRF)。高精度空間磁場探測可以得到空間磁場的時空變化，分析背景磁場以及疊加在背景磁場上的磁場波動。其測量數據可用于確定空間磁場在地磁暴、磁層亞暴、高能粒子暴等主要災害性空間天氣過程中的時間演化和空間變化；可用于反演構建災害性空間天氣過程中的空間電流體系；為計算高能粒子的投擲角、粒子相空間密度提供直流磁場數據；更為重要的事，磁場測量數據還可以用來研究ELF/ULF電磁波的激發機制及波包結構。

此前，國內也有部分大學和研究機構開展了基于衛星平臺的空間磁場測量設備研究，但是，總體而言，目前我國空間磁場測量技術和經驗與國際領先水平相比仍有較大差距。

在衛星上進行空間磁場探測，需要去除衛星剩磁對磁場探測設備的影響，或者對衛星作剩磁要求。目前，大多數衛星都是采用伸桿的方法來去除衛星本底剩磁的影響。伸桿方法一般采用兩點磁場測量，然后采用梯度的方法去除衛星本底磁場的干擾，由于測量點個數少，測量的磁場數據具有局限性，導致后續去除衛星本底磁場的干擾時精確度不夠，也就使得最后得到的待測磁場數據不夠精確。另外，傳統的需要伸桿的磁強計會影響衛星的轉動慣量，進而會影響衛星的轉動慣量，影響衛星的姿態。

另外，目前大部分空間磁場探測都是采用磁通門技術，磁通門技術存在一些方面的不足，例如在高頻特性、穩定性、功耗等方面存在不足。隨著磁場探測技術的發展，空間磁場探測也需要發展新的測手段。

發明內容

為了克服現有技術中需要伸桿所帶來的問題及不足，提供新的無需伸桿空間磁場探測手段，本發明提供了一種無需伸桿的空間磁場測量裝置、測量系統及測量方法。

根據本發明的第一方面，提供了一種無需伸的桿空間磁場測量裝置，包括：

磁強計，所述磁強計包括多個磁場探測器單體，多個所述磁場探測器單體分布在不同的平面上，呈立體分布，用于測量待測空間內的磁場；以及

數據處理單元，與所述磁場探測器單體電連接，所述數據處理單元接收所述磁場探測器單體測量的所述空間磁場的數據；

其中所述磁場探測器單體直接固定連接至其支撐部件上，直接測量所述待測空間內的所述磁場。

優選地，所述磁場探測器單體呈暗艙式結構，并且包括多個電路板，所述多個電路板包括多個磁場探測器，多個所述磁場探測器包括呈三軸分布的三軸磁場探測器，所述三軸探測器同時測量所述空間磁場的三個磁場分量。

優選地，所述磁場探測器單體包括外部殼體，所述外部殼體包括框架結構以及與所述框架結構閉合安裝的蓋板，所述外部殼體構成所述探測器單體的暗艙式結構，多個所述磁場探測器安裝在所述框架結構的內部的不同平面上，并且呈三維分布。