發(fā)布時(shí)間：2020-06-22 11:40

【摘要】：隨著人們?cè)谕馓�空探索的范圍越來越廣,對(duì)太空行星磁場(chǎng)測(cè)量的儀器提出越來越高的要求,如更寬的動(dòng)態(tài)范圍、更高的穩(wěn)定性和可靠性等。同時(shí),磁場(chǎng)測(cè)量,尤其是空間科學(xué)的磁場(chǎng)測(cè)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(cè)提供一套新的途徑。數(shù)字磁通門磁強(qiáng)計(jì)在前置放大器之后直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),因此可以做到重量小、低功耗和大的動(dòng)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(chǎng)探測(cè)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(duì)單磁芯磁通門感應(yīng)信號(hào)的數(shù)學(xué)推導(dǎo),得知只要磁芯的磁導(dǎo)率隨著激勵(lì)磁場(chǎng)的變化而變化,在感應(yīng)信號(hào)中就會(huì)出現(xiàn)隨著環(huán)境磁場(chǎng)變化而變化的偶次諧波成分,這是測(cè)量環(huán)境磁場(chǎng)的理論依據(jù)。(2)設(shè)計(jì)了采用數(shù)字閉環(huán)結(jié)構(gòu)的磁測(cè)載荷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了包括電源電路、感應(yīng)信號(hào)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(cè)載荷電子學(xué)單元硬件電路。(3)完成了磁測(cè)載荷FPGA的設(shè)計(jì)。根據(jù)自頂向下的設(shè)計(jì)方法,完成了對(duì)磁測(cè)載荷FPGA的功能劃分、頂層模塊設(shè)計(jì)、子模塊的設(shè)計(jì)等,完成了磁測(cè)載荷FPGA代碼的詳細(xì)設(shè)計(jì),并提出了磁測(cè)載荷系統(tǒng)驗(yàn)證與測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方法。設(shè)計(jì)完成的磁測(cè)載荷電子學(xué)單元,并和磁通門探頭一起通過了 FPGA代碼驗(yàn)證與仿真、磁測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試、磁測(cè)系統(tǒng)的驗(yàn)證。磁測(cè)載荷量程能夠達(dá)到± 65000nT,分辨率高達(dá)0.05nT。實(shí)際測(cè)試表明該磁測(cè)載荷性能良好,達(dá)到了火星表面磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x的要求。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：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(cè)載荷探頭設(shè)計(jì)圖逡逑磁通門探頭的多組線圈主要是指激勵(lì)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(jì)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(diǎn)。骨架由四根立柱、逡逑四根橫柱及兩個(gè)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(jìn)行粘合固定。逡逑如圖２－２所示，磁測(cè)載荷的磁探頭線圈包含用于測(cè)量三個(gè)方向磁場(chǎng)矢量值的線圈，逡逑這些線圈分別為激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈和反饋線圈。由于測(cè)量每個(gè)分量都需要三組線圈，逡逑因此每個(gè)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(jì)逡逑線圈的一個(gè)難點(diǎn)在于保證這些測(cè)量三個(gè)分量磁場(chǎng)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(cè)載荷探頭設(shè)計(jì)圖逡逑磁通門探頭的多組線圈主要是指激勵(lì)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(jì)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(diǎn)。骨架由四根立柱、逡逑四根橫柱及兩個(gè)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(jìn)行粘合固定。逡逑如圖２－２所示，磁測(cè)載荷的磁探頭線圈包含用于測(cè)量三個(gè)方向磁場(chǎng)矢量值的線圈，逡逑這些線圈分別為激勵(lì)線圈、感應(yīng)線圈和反饋線圈。由于測(cè)量每個(gè)分量都需要三組線圈，逡逑因此每個(gè)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(jì)逡逑線圈的一個(gè)難點(diǎn)在于保證這些測(cè)量三個(gè)分量磁場(chǎng)的線圈盡量保持嚴(yán)格正交

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2725624