空间探测用磁通门磁强计PDF电子书下载

上篇 基本理论 3

第1章 设计和工作原理 3

1.1 研究历史回顾 3

1.1.1 磁通门基本定义 3

1.1.2 磁通门磁强计的发明 4

1.1.3 航空磁测推动了磁通门技术的发展 6

1.1.4 空间应用 8

1.1.5 理论研究发展历程 10

1.2 磁通门磁场调制器 11

1.2.1 平行场的磁通门传感器 12

1.2.2 垂直场的磁通门传感器 13

1.2.3 磁调制 14

1.2.4 两种工作模式 15

1.3 铁磁材料特性 17

1.3.1 从磁滞回线到平均磁化曲线 18

1.3.2 物质的常规磁导率和微分磁导率 19

1.4 去磁系数，铁芯的磁导率 21

1.4.1 物体磁导率张量 21

1.4.2 物体的磁导率和微分磁导率 23

1.4.3 物体磁导率的自动稳定 26

1.4.4 椭球形铁芯磁导率计算 28

1.4.5 非椭球形铁芯磁导率计算 29

第2章 基本理论与参数 33

2.1 磁场物理量与参数 33

2.2 对磁导率的影响——参数处理基础 37

2.2.1 横向激励 37

2.2.2 纵向激励 38

2.2.3 自动参数逼近 40

2.3 最通用的输出电动势计算公式推导 41

2.3.1 物体动态磁导率张量 43

2.3.2 特殊激励情况 44

2.3.3 计算转换系数 46

2.3.4 计算不平衡电动势 48

2.3.5 输出电动势的通用计算式 50

2.4 开口铁芯磁通门 51

2.4.1 电压模式激励 55

2.4.2 为转换系数计算的附加数据 58

2.4.3 结论 59

2.5 闭口铁芯磁通门 60

2.5.1 闭口铁芯磁通门的类型 60

2.5.2 对推导公式的注解 61

2.5.3 推荐的估算方法 63

2.5.4 扩展到横向激励的方法 66

2.6 内参数放大模式 67

2.6.1 测量电路稳定的条件 68

2.6.2 激励电路稳定的条件 71

2.7 磁通门磁轴 73

2.7.1 “磁轴”的概念 73

2.7.2 磁轴不稳定的原因 74

第3章 磁补偿和噪声 77

3.1 概述 77

3.2 磁位移机理 80

3.2.1 磁通门两个半单元的失谐 80

3.2.2 剩磁 82

3.2.3 磁致伸缩效应 83

3.3 磁噪声 87

3.3.1 二次谐波附近的噪声源 87

3.3.2 磁噪声模型 88

3.4 驱动磁场的影响 96

3.5 噪声、磁致伸缩、磁各向异性 103

3.6 其他的关系和相关性 111

3.6.1 驱动场频率的相关性 111

3.6.2 工作温度的相关性 112

3.6.3 空间和暂时的温度变化 113

3.6.4 体积、形状和工艺影响 113

3.7 抑制噪声的前景 115

3.7.1 磁材料参数的选择 116

3.7.2 居里点相关性 117

3.7.3 非晶材料 118

第4章 功能设计和误差分析 120

4.1 功能设计 120

4.1.1 恒定磁场磁强计 120

4.1.2 交变磁场磁强计 121

4.1.3 磁梯度仪 122

4.2 总误差 123

4.3 倍增误差最小化方法 126

4.3.1 转换系数误差 126

4.3.2 角误差 128

4.3.3 反馈线圈造成的误差 131

4.4 累加误差最小化方法 133

参考文献（第1～4章） 136

下篇 磁通门磁强计的应用 145

第5章 通用磁通门磁强计设计 145

5.1 概述 145

5.2 环形铁芯磁通门 146

5.3 驱动发生器 151

5.4 短路磁通门传感器 154

5.4.1 引言 154

5.4.2 短路磁通门传感器的输出电流 154

5.4.3 全偶次谐波检测反馈磁强计 157

参考文献 160

第6章 传感器的磁材料 161

6.1 磁材料的一般要求 161

6.2 晶体材料 163

6.2.1 晶体合金材料的选择 163

6.2.2 环形铁芯的设计和制造 164

6.2.3 基于薄膜的传感器——设计和实验结果 165

6.3 非晶材料（金属玻璃） 167

6.3.1 玻璃合成物 168

6.3.2 玻璃材料处理工艺 170

6.3.3 用做环形铁芯的金属玻璃 172

6.3.4 超高磁导率的非晶合金 174

参考文献 176

第7章 磁场矢量反馈 178

7.1 概述 178

7.2 三轴反馈结构 179

7.3 矢量反馈系统 181

7.4 矢量反馈系统的稳定性 183

参考文献 185

第8章 数字式磁强计 186

8.1 引言 186

8.2 与B场相关的传感器输出信号 187

8.3 脉冲整合技术 187

8.4 实时二次谐波数字检测与反馈磁强计 190

8.5 数字互相关检测与反馈磁通门磁强计 192

8.6 检测与控制运算法则 195

8.7 阿斯特丽德-2（Astrid-2）卫星磁强计 196

8.8 讨论和结论 198

参考文献 200

第9章 磁强计地面校准 201

9.1 校准原理 201

9.2 坐标系 202

9.3 简单示例 203

9.4 校准过程中的磁环境要求 206

9.5 线性仪器的参数 207

9.6 非线性效应模型 214

9.6.1 非线性灵敏度假设 214

9.6.2 与方位有关的非线性假设 215

9.6.3 无传递函数预备知识时的模型 216

9.7 线性模型系数的求解 216

9.8 拟合精度估算 217

9.9 磁强计的补偿和设备的剩余磁场 218

9.9.1 设备补偿和剩余磁场的计算 218

9.9.2 补偿和剩余磁场干扰的消除 218

9.10 传递函数、系统误差的影响 219

9.11 合适试验矢量的选择 220

9.11.1 在轴上测量 221

9.11.2 长钉球面测量 221

参考文献 223

第10章 磁强计在轨校准 225

10.1 非绝对卫星矢量磁场数据 225

10.2 采用绝对标量数据对矢量磁强计进行校准 228

10.2.1 基本表达式 228

10.2.2 公式扩展 231

10.2.3 采用先验估计的迭代求解 232

10.3 磁强计姿态校准 235

10.3.1 基本表达式 236

10.3.2 欧拉角定义的选择 238

10.3.3 公式扩展 240

10.4 讨论 241

参考文献 243

第11章 磁强计温度试验设备 244

11.1 引言 244

11.2 磁屏蔽装置 244

11.3 低温试验设备 245

11.4 高温试验设备 245

11.5 校准线圈 248

11.6 试验结果 248

第12章 磁洁净度控制指南 249

12.1 引言 249

12.1.1 指南概述 249

12.1.2 主要内容 250

12.2 设计方法 251

12.2.1 总则 251

12.2.2 减小磁性材料磁场的方法 251

12.2.3 减小电流产生的杂散磁场的方法 251

12.2.4 减小涡流产生磁场的方法 252

12.2.5 磁矩管理，硬件分析方法 252

12.2.6 屏蔽问题 253

12.2.7 批准流程 253

12.3 磁洁净度控制 254

12.3.1 永磁场和软磁材料磁场 254

12.3.2 电流产生的杂散磁场 257

12.4 航天器正样件磁试验 261

12.4.1 概述 261

12.4.2 组件和部件级试验 262

12.5 附录A：物理量单位关系 264

12.6 附录B：磁洁净航天器磁路设计通用准则 264

参考文献 267

第13章 常用磁通门磁强计参考文献 269