叠加型高压重频微秒脉冲电源研究

针对水污染领域的高压脉冲电源存在的输出脉冲质量差、输出脉冲不可调等问题,本文从脉冲电源主电路的整体结构和变压器磁芯优化2个方面进行改进。首先,结构上,前级Buck电路调节输出脉冲电压幅值,后级全桥逆变电路调节输出脉冲的频率和脉宽,由5个模块电路串联产生高压脉冲。其次,升压变压器选择高磁导率和高磁通密度的磁芯,保证输出脉冲质量。研制一台额定功率为3kW的样机,对电源进行单触发和重频试验。试验结果表明,该电源输出脉冲实现了频率、脉宽和电压幅值可调,满足设计指标。

阿尔芬波动特征对卫星磁力仪零位标定的影响

磁通门磁力仪的零位偏移量在卫星轨道上会因诸多因素而发生改变.为此,基于剪切阿尔芬波动不改变总磁场强度这一特征的Davis-Smith方法被提出用于计算磁力仪的零位补偿.实际上,行星际空间中没有纯粹的阿尔芬波动.本文采用数值模拟分析了存在小的压缩波动情况下,阿尔芬波动的幅度、周期和相位以及数据窗口时间长度等对Davis-Smith方法计算零位补偿的影响.我们发现,只有当阿尔芬波动的周期与压缩波动周期相同时,阿尔芬波动的性质会对零位补偿的计算产生不可忽视的误差.阿尔芬波动的幅度越大,零位补偿的误差越小.磁场各分量零位补偿的误差大小还会受到阿尔芬波动初始相位的影响.此外,数据窗口时间长度越长,则零位补偿误差趋于减小至真实值.

磁场压缩波动幅度对卫星磁强计零位标定影响的数值仿真

文章通过数值仿真分析了在不同压缩波动相对幅度条件下用Davis-Smith方法计算磁强计零位补偿的误差特征。结果表明,随着压缩波动相对幅度的减小,零位补偿的误差有减小的趋势;如果磁场某一分量中存在和压缩波动频率相同的波动,且幅度与压缩波动幅度相当,则该分量的零位补偿误差相对较大。因此,建议磁场波动与压缩波动的平均波动幅度之比的参考值在5~10之间,且参考值取得越大,零位补偿误差越小。

阿尔芬波总磁场存在漂移趋势时磁通门磁强计在轨标定的优化方法

高精度的磁场测量对深空探测具有重要意义,然而卫星上磁通门磁强计的磁补偿值会随着时间缓慢变化,需要进行在轨标定.近期,一种新的在轨标定方法被提出,即Wang-Pan方法.该方法发现阿尔芬波动存在一个线性度高的最优补偿曲线,利用多个波动的最优补偿曲线可计算出磁强计的磁补偿.然而,该方法没有考虑所选波动事件的总磁场存在漂移趋势的情况.本文通过数值分析,发现阿尔芬波总磁场存在漂移趋势时最优补偿曲线会偏离真实的磁补偿值,甚至不再具有较高的线性度,从而产生计算误差;将该漂移趋势去除之后,可显著降低Wang-Pan方法的计算误差.我们利用金星快车的磁场数据验证了该优化方案的可行性.本文的研究成果有助于将Wang-Pan方法应用于地球磁层卫星.

参考坐标系对Davis-Smith方法计算磁通门磁强计磁零点补偿值的影响

为减小基于Davis-Smith方法进行磁通门磁强计在轨标定中存在的误差,利用数值仿真分析同一磁场波动在不同参考坐标系下用Davis-Smith方程获得零位补偿的误差特征,结果发现:同一波动在不同坐标系下的零位补偿误差差别极大;选取特定参考坐标系(相对于场向坐标系而言)可有效降低Davis-Smith方程的计算误差;一般而言,利用2个波动的磁场数据计算而产生的误差会比用单个波动的更小。了解这些零位补偿误差的分布特征将有助于挑选合适的磁场波动时段,从而提高磁通门磁强计在轨标定的精度。

蒙城太阳射电频谱仪的定标

太阳射电爆发的动态频谱观测是研究太阳活动的重要手段之一.基于对2015年8月27日蒙城太阳射电频谱仪(Mc SRS)所观测得到一个M2.9级太阳耀斑光变特征的分析,发现由于仪器电子学上的问题,传统定标方法给出的结果并不理想.利用日本野边山的射电偏振仪(NoRP)/射电日像仪(NoRH)以及地球静止轨道环境业务卫星(GOES)的观测数据,结合有关辐射机制可以对定标方法进行改进.和传统的定标方法相比,改进后的定标结果和NoRP/NoRH的观测结果显示出更好的相关性,更好地揭示了耀斑射电频谱的演化规律.

基于磁镜结构的Wang-Pan方法在磁强计在轨标定中的应用

磁通门磁强计(FGM)的磁补偿随时间会发生缓慢变化;因此,提高FGM磁补偿的标定精度对实现高精度磁场测量至关重要.最近,一种基于磁镜结构的标定方法被提出,本文将其称之为Wang-Pan方法Ⅱ.本文分析了Wang-Pan方法Ⅱ在太阳风、地球磁鞘和磁尾电流片区域的适用性.我们发现,磁镜结构或线性磁洞事件个数的增加有助于降低Wang-Pan方法Ⅱ的计算误差;此外,事件的背景磁场强度和磁场耗散程度会显著影响Wang-Pan方法Ⅱ的计算精度.Wang-Pan方法Ⅱ在太阳风和磁尾电流片中的计算误差在±0.2 nT以内的概率高达70%,在磁鞘中计算误差比太阳风及磁尾电流片中的大了约1个数量级.为了提高利用磁镜结构标定磁补偿值的精度,我们研究了线性磁洞事件的多个参数特征对磁补偿计算误差的影响,该研究结果将为Wang-Pan方法Ⅱ的应用提供磁镜结构或线性磁洞事件的筛选参考准则.

“天问一号”火星磁强计伸杆机构

3 m多长的伸杆机构是天问一号火星磁强计的一个重要组成部分,用于将磁通门磁强计探头伸离卫星本体以减小卫星对磁场测量的影响。火星磁强计伸杆机构是一种多关节、铰链转轴驱动的一次性展开机构。在设计时充分考虑到了其功能性、可靠性和系统约束要求等因素。力学分析和地面验证试验表明火星磁强计伸杆机构足以承受最坏情况下的在轨环境。在经历了漫长的地火转移旅程后,火星磁强计伸杆机构于2021年5月25日成功展开。展开过程耗时约4.6 s,两个探头被送至远离环绕器本体位置,其中外侧探头距离环绕器3.19 m,内侧探头距离环绕器2.29 m。展开到位后,外侧探头处所测得的磁场大小由1250 nT减弱至不到6 nT。火星磁强计伸杆机构为后续探测任务中需在低温环境下长期贮存的空间展开机构的研制提供了宝贵的工程经验。

基于Davis-Smith方法计算卫星磁强计零位补偿的误差特征研究

卫星所携带的磁通门磁强计会随时间发生零位漂移,因此需要对其进行补偿.基于行星际磁场的剪切阿尔芬波动特性,利用Davis-Smith方法可计算磁强计的零位磁场.本文利用数值模拟,分析了总磁场幅度BT及压缩波动对Davis-Smith方法所产生零位补偿的误差特征.我们发现,BT越大,零位补偿误差越大;且当压缩波动频率和剪切波动频率不同时,磁场各分量的零位补偿之间的比值与对应背景磁场的比值近似相等;压缩波动的幅度越小,零位补偿的误差趋于更小;此外,压缩波动的频率和初始相位等也会影响零位补偿的误差.这些误差特征可为提高零位补偿的可靠性提供重要的理论依据.