本发明专利技术涉及一种空间三轴运动磁场模拟装置，它的构成是：①一三轴磁模拟器是在一正方体固定框的三正交对称轴位置向内分别安设有螺线管，该三个螺线管的导线接入控制电缆接插口；②该控制电缆接插口通过一电缆与一程控恒流源连接；③一目标磁强计通过信号线与带有Ａ／Ｄ采集卡的控制计算机相连；④该计算机的输出串行接口ＲＳ２３２通过导线接该程控恒流源。本发明专利技术具有体积小、重量轻、磁场模拟精度较高、安装定位难度小、移动方便以及可围绕磁模拟区域任意放置等特点。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁场，有关空间变化磁场的仿真模拟设备，特别是一种基于矢量叠加和控制矩阵拟合自标定算法的空间三轴运动磁场模拟装置，可用于在小范围空间内仿真高精度运动磁场。
技术介绍
在航天、空间科学等领域的科学研究与试验中，经常需要在地面模拟空间飞行器在轨道飞行过程中相对飞行器本体的变化磁场。为了激励目标磁敏感器产生预期的输出，目前典型的运动磁场模拟方法有两种最直接的一种方式是用单轴线圈产生固定方向的磁场，将磁敏感器(又称磁强计)置于转台上，由转台的运动来改变磁场相对磁强计的方向进而获得相对敏感器的运动磁场。但这种模拟方式要求三轴无磁转台，设备相对昂贵，并且转台存在着转角范围限制和机械时延，精度不高。参见图1。 另一种方法正好相反磁强计位置固定，以磁场的运动来获得相对运动磁场。采用无磁框架(如木质或铝质)搭构空间正交的三轴磁线圈，每个方向采用两个线框平行放置以获得较好的磁场线性度，各轴向通过电流分别控制产生X、Y和Z方向的预设运动磁场，参见文献。如图2所示。但这种磁场模拟器体积较大，不便搬动，同时考虑地磁场的影响，必须保证三轴空间正交的精度、同轴线框间的平行度以及线框与试验当地磁场方向的特定关系，其框架的安装复杂繁琐，并且整个设备移动后，由于地磁场基底和线框状态的变化，三轴电流控制系数均需要重新调整，比较费时。相对第一种方法，实际是用安装上的复杂度替代了敏感器转台控制的复杂度。 实际应用中往往只需要在磁强计所在的小空间内产生模拟磁场就够了，并且最好能应用在磁敏感器已安装在整机上的情况。这对转台式或框架式的磁模拟器都是无能为力的。因此迫切需要一种方便移动，体积小巧，精度较高并且可以围绕磁模拟区域任意放置的空间三轴运动磁场模拟装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述已有技术存在的安装繁琐，定位难度大，不便对固联整机的磁强计施加作用的缺点，提供一种空间三轴运动磁场模拟装置，该装置应具有安装定位难度小、移动方便、体积小、重量轻、磁场模拟精度较高和可围绕磁模拟区域任意放置的优点。 本专利技术的技术构思是采用小型通电螺线管代替线圈，采用一体化固联结构达到小型化目的，同时由计算机软件来拟合控制系数矩阵，用算法来简化安装的复杂性，无需再调整磁模拟器线框安装方向。 本专利技术的技术解决方案如下 一种空间三轴运动磁场模拟装置，其特点在于它的构成是 ①.一三轴磁模拟器是在一正方体固定框的三正交对称轴位置向内分别安设有螺线管，该三个螺线管的导线接入控制电缆接插口； ②.该控制电缆接插口通过一电缆与一程控恒流源连接； ③.一目标磁强计通过信号线与带有A/D采集卡的控制计算机相连； ④.该计算机的输出串行接口RS232通过导线接该程控恒流源。 所述的三个螺线管轴线正交度＜5°，轴线间空间线距小于5毫米。 本专利技术空间三轴运动磁场模拟装置的制备方法，包括下列步骤 ①根据模拟磁场强度B，通过下式估算绕制螺线管的匝数、层数、体积<math> <mrow> <mi>B</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>B</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>μ</mi> <mn>0</mn> </msub> <msup> <msub> <mi>IR</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>x</mi> <mi>j</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mn>3</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow> </math> 其中m为螺线管线圈层数 n为每层线圈的匝数 Ri本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空间三轴运动磁场模拟装置，其特征在于它的构成是：①．一三轴磁模拟器（１）是在一正方体固定框（１１）的三正交对称轴位置向内分别安设有螺线管（１２、１３、１４），该三个螺线管（１２、１３、１４）的导线接入控制电缆接插口（１５）； ②．该控制电缆接插口（１５）通过一电缆（２）与一程控恒流源（３）连接；③．一目标磁强计（７）通过信号线（６）与带有Ａ／Ｄ采集卡的控制计算机（５）相连；④．该计算机（５）的输出串行接口ＲＳ２３２通过导线（４）接该程控恒流源 （３）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏宇，朱振才，张静，姜浩，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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