一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法及装置，其中方法包括：控制第一数控开关、第二数控开关以及第三数控开关分别在预设周期内换向，获得第一数控开关、第二数控开关和第三数控开关之间的8种开关方向组合；采集每种开关方向组合对应的磁场测量数据；磁场测量数据包括：x轴磁场测量数据、y轴磁场测量数据以及z轴磁场测量数据；基于零点漂移的影响因素以及磁场测量数据，获得零漂数据。本发明专利技术获得的零漂数据可对磁通门磁强计测量的数据进行修正，并且零漂数据的获取对硬件改动要求小，成本低，对可适应不同的外部环境适用范围更大，可有效的应用于行星际设备。

【技术实现步骤摘要】
一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法及装置
本专利技术涉及测量磁变量
，尤其涉及一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法及装置。
技术介绍
磁通门磁强计，是卫星在轨磁场测量的主要仪器，可以测量三分量的空间矢量磁场。磁通门虽然具有低功耗、小体积、高精度、高可靠性等优点，但其存在零点漂移，后文简称零漂。磁通门磁强计的零点会随时间、温度、机械应力、电磁环境等外界环境变化发生漂移。而且这种变化往往呈现非线性的特征，具有一定程度上的不可重复性和随机性。零点漂移会导致磁强计数据的可靠性、一致性变差，影响相应数据分析的准确性和连续性。在追求高精密磁场探测的应用场景，例如磁异常勘察、磁场波动监测等场景中，必须设法避免或消除零漂。当在地面或航空环境中应用磁通门磁强计时，可以通过定期的、人工的标定和校准，来消除其零漂。然而，安装在人造卫星上的磁通门磁强计，尤其是搭载在行星际探测器上的磁通门磁强计，由于其距离地球遥远，无法进行人工维护。在此种应用场景下，需要设法采取其他的校正和标定方法以消除零漂。目前，在轨标定磁通门磁强计主要有三类方法。第一类，是借助卫星所在空间环境中的磁场的物理特征，例如行星磁层内的磁镜模磁场波动，或行星际太阳风磁场中的阿尔芬波等。这种方法要求卫星本身长时间在具备这些物理条件的环境中工作。第二类，则是利用卫星携带的其他仪器进行在轨标定。卫星本身可能会携带理论零漂较小的其它磁场测量仪器，例如基于光泵或质子旋进原理的标量磁强计。通过比较标量磁强计和矢量的磁通门磁强计的数据，可以在一定程度上消除磁通门磁强计的零漂。这种方法要求卫星必须携带不少于2种的原位磁场测量载荷。第三类，则是利用卫星本身的设计进行在轨标定。部分卫星是旋转稳定的，即其会绕特定旋转轴自转。当卫星绕Z轴自转时，磁通门测量到的XY两轴方向的磁场会周期性变化，可利用其周期性变化消除XY轴磁场测量的零漂。但Z轴的零漂需要另行解决。因此，目前消除磁通门磁强计的零漂需要较为苛刻的外部条件，无法适用于行星际设备中。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出了一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法及装置，实施时对外部条件要求低，适用范围更大，可有效的应用于行星际设备。第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法，应用于磁通门磁强计，所述磁通门磁强计包括：探头、反馈模块、激励模块以及感应模块；所述探头与所述反馈模块之间设置有第一数控开关，所述探头与所述激励模块之间设置有第二数控开关，所述探头与所述感应模块之间设置有第三数控开关；所述方法包括：控制所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关分别在预设周期内换向，获得所述第一数控开关、第二数控开关和所述第三数控开关之间的8种开关方向组合；采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据；所述磁场测量数据包括：x轴磁场测量数据、y轴磁场测量数据以及z轴磁场测量数据；基于零点漂移的影响因素和所述预设周期内的所述磁场测量数据，获得零漂数据；其中，所述影响因素包括：探头及环境的剩磁、探头内激励信号的耦合泄露、探头寄生电容效应、探头感应信号失真、感应信号处理电路失调和反馈信号处理电路失调。可选的，所述采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，包括：当所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关均为第一方向时，采集第一磁场测量数据；当所述第一数控开关为第一方向，所述第二数控开关和所述第三数控开关为第二方向，采集第二磁场测量数据；当所述第二数控开关为第一方向，所述第一数控开关和所述第三数控开关为第二方向时，采集第三磁场测量数据；当所述第三数控开关为第一方向，所述第一数控开关和所述第二数控开关为第二方向时，采集第四磁场测量数据；当所述第一数控开关和所述第二数控开关为第一方向，所述第三数控开关为第二方向时，采集第五磁场测量数据；当所述第二数控开关和所述第三数控开关为第一方向，所述第一数控开关为第二方向时，采集第六磁场测量数据；当所述第一数控开关和所述第三数控开关为第一方向，所述第二数控开关为第二方向时，采集第七磁场测量数据；当所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关均为第二方向时，采集第八磁场测量数据。可选的，所述采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，包括：在所述预设周期的每个子周期内，采集一个所述开关方向组合对应的磁场测量数据，得到每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，其中，所述子周期为1/8个所述预设周期。可选的，所述采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，包括：采集目标开关方向组合对应的原始测量数据；其中，所述目标开关方向组合为所述8种开关方向组合中的任一种开关方向组合；基于开关换向的时间节点，在所述原始测量数据中确定不良信号；在所述原始测量数据中去除所述不良信号，获得所述目标开关方向组合对应的所述磁场测量数据。可选的，所述基于开关换向的时间节点，在所述原始测量数据中确定不良信号，包括：将所述时间节点之后的预设时段内的原始测量数据确定为所述不良信号。可选的，所述预设时段取值为0.0052~0.0056s。第二方面，基于同一专利技术构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：一种磁通门磁强计的零漂数据获取装置，应用于磁通门磁强计，所述磁通门磁强计包括：探头、反馈模块、激励模块以及感应模块；所述探头与所述反馈模块之间设置有第一数控开关，所述探头与所述激励模块之间设置有第二数控开关，所述探头与所述感应模块之间设置有第三数控开关，所述装置包括：定时器模块，用于控制所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关分别在预设周期内换向，获得所述第一数控开关、第二数控开关和所述第三数控开关之间的8种开关方向组合；数据采集模块，用于采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据；所述磁场测量数据包括：x轴磁场测量数据、y轴磁场测量数据以及z轴磁场测量数据；偏置计算模块，用于基于零点漂移的影响因素和所述预设周期内的所述磁场测量数据，获得零漂数据；其中，所述影响因素包括：探头及环境的剩磁、探头内激励信号的耦合泄露、探头寄生电容效应、探头感应信号失真、感应信号处理电路失调和反馈信号处理电路失调。可选的，所述数据采集模块，用于：当所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关均为第一方向时，采集第一磁场测量数据；当所述第一数控开关为第一方向，所述第二数控开关和所述第三数控开关为第二方向，采集第二磁场测量数据；当所述第二数控开关为第一方向，所述第一数控开关和所述第三数控开关为第二方向时，采集第三磁场测量数据；当所述第三数控开关为第一方向，所述第一数控开关和所述第二数控开关为第二方向时，采集第四磁场测量数据；当所述第一数控开关和所述第二数控开关为第一方向，所述第三数控开关为第二方向时，采集第五磁场测量数据；当所述第二数控开关和所述第三数控开关为第一方向，所述第一数控开关为第二方向时，采集第六磁场测量数据；当所述第一数控开关和所述第三数控开关为第一方向，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法，其特征在于，应用于磁通门磁强计，所述磁通门磁强计包括：探头、反馈模块、激励模块以及感应模块；所述探头与所述反馈模块之间设置有第一数控开关，所述探头与所述激励模块之间设置有第二数控开关，所述探头与所述感应模块之间设置有第三数控开关；所述方法包括：/n控制所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关分别在预设周期内换向，获得所述第一数控开关、第二数控开关和所述第三数控开关之间的8种开关方向组合；/n采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据；所述磁场测量数据包括：x轴磁场测量数据、y轴磁场测量数据以及z轴磁场测量数据；/n基于零点漂移的影响因素和所述预设周期内的所述磁场测量数据，获得零漂数据；其中，所述影响因素包括：探头及环境的剩磁、探头内激励信号的耦合泄露、探头寄生电容效应、探头感应信号失真、感应信号处理电路失调和反馈信号处理电路失调。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁通门磁强计的零漂数据获取方法，其特征在于，应用于磁通门磁强计，所述磁通门磁强计包括：探头、反馈模块、激励模块以及感应模块；所述探头与所述反馈模块之间设置有第一数控开关，所述探头与所述激励模块之间设置有第二数控开关，所述探头与所述感应模块之间设置有第三数控开关；所述方法包括：
控制所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关分别在预设周期内换向，获得所述第一数控开关、第二数控开关和所述第三数控开关之间的8种开关方向组合；
采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据；所述磁场测量数据包括：x轴磁场测量数据、y轴磁场测量数据以及z轴磁场测量数据；
基于零点漂移的影响因素和所述预设周期内的所述磁场测量数据，获得零漂数据；其中，所述影响因素包括：探头及环境的剩磁、探头内激励信号的耦合泄露、探头寄生电容效应、探头感应信号失真、感应信号处理电路失调和反馈信号处理电路失调。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，包括：
当所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关均为第一方向时，采集第一磁场测量数据；
当所述第一数控开关为第一方向，所述第二数控开关和所述第三数控开关为第二方向，采集第二磁场测量数据；
当所述第二数控开关为第一方向，所述第一数控开关和所述第三数控开关为第二方向时，采集第三磁场测量数据；
当所述第三数控开关为第一方向，所述第一数控开关和所述第二数控开关为第二方向时，采集第四磁场测量数据；
当所述第一数控开关和所述第二数控开关为第一方向，所述第三数控开关为第二方向时，采集第五磁场测量数据；
当所述第二数控开关和所述第三数控开关为第一方向，所述第一数控开关为第二方向时，采集第六磁场测量数据；
当所述第一数控开关和所述第三数控开关为第一方向，所述第二数控开关为第二方向时，采集第七磁场测量数据；
当所述第一数控开关、所述第二数控开关以及所述第三数控开关均为第二方向时，采集第八磁场测量数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，包括：
在所述预设周期的每个子周期内，采集一个所述开关方向组合对应的磁场测量数据，得到每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，其中，所述子周期为1/8个所述预设周期。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集每种所述开关方向组合对应的磁场测量数据，包括：
采集目标开关方向组合对应的原始测量数据；其中，所述目标开关方向组合为所述8种开关方向组合中的任一种开关方向组合；
基于开关换向的时间节点，在所述原始测量数据中确定不良信号；
在所述原始测量数据中去除所述不良信号，获得所述目标开关方向组合对应的所述磁场测量数据。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于开关换向的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁恺鑫，杜爱民，张莹，赵琳，孙树全，冯晓，李智，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11