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深空探测中磁强计在轨标定研究进展
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作者 王国强 《地球与行星物理论评(中英文)》 2024年第5期563-582,共20页
磁场测量是深空探测的重要任务之一,高精度的磁场测量对研究行星宜居性、空间等离子体环境等具有重要意义.磁通门磁强计是空间探测任务中最广泛使用的仪器之一.然而其磁补偿会随时间缓慢变化,因此,在卫星飞行期间需要定期对磁强计的磁... 磁场测量是深空探测的重要任务之一,高精度的磁场测量对研究行星宜居性、空间等离子体环境等具有重要意义.磁通门磁强计是空间探测任务中最广泛使用的仪器之一.然而其磁补偿会随时间缓慢变化,因此,在卫星飞行期间需要定期对磁强计的磁补偿实施在轨标定.本文综述了基于空间物理现象对星载磁强计实施在轨标定的方法.根据计算磁补偿的方式,这些方法可分为两类.第一类方法通过公式计算磁补偿,如基于阿尔芬波动特征的Belcher方法、Hedgecock方法和Davis-Smith方法,以及一维和三维磁镜模方法;这类方法中,Davis-Smith方法被认为是计算磁补偿的最优方法.第二类方法通过概率获取磁补偿的最优解,该类方法被称为新一代在轨标定技术,目前已发展出六种算法;该技术可使用阿尔芬波动、磁镜结构和电流片中的一种或多种现象来实施在轨标定,另外,该技术也可以使用足够数据量(如4小时)的任意行星际磁场数据来计算磁补偿.与Davis-Smith方法相比,新一代在轨标定技术具有很好的兼容性(可同时使用不同的物理现象)和拓展性.除了太阳风,该技术还能在火星磁鞘中实施在轨标定.目前,该技术已为“天问一号”环绕器的磁场数据提供标定服务. 展开更多
关键词 深空探测 磁强计 磁补偿 在轨标定 行星际磁场 阿尔芬波 磁镜结构 电流片
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火星空间环境磁场探测研究——高精度磁强计 被引量:15
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作者 周斌 赵华 +10 位作者 王劲东 陈斯文 廖怀哲 朱光武 王赤 张鑫 李磊 孙越强 冯永勇 周敬萱 陶然 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期467-474,共8页
萤火一号卫星将对火星空间环境磁场实施探测。火星磁场对火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都具有重要影响,萤火一号对火星磁场的探测是通过搭载于其上的科学载荷磁强计来实现的。此磁强计在工作原理及具体设计上,... 萤火一号卫星将对火星空间环境磁场实施探测。火星磁场对火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都具有重要影响,萤火一号对火星磁场的探测是通过搭载于其上的科学载荷磁强计来实现的。此磁强计在工作原理及具体设计上,考虑了火星轨道严酷的工作环境和科学目标所需的测量要求。通过装星前的地面标定测试,验证了萤火一号磁强计可以在-130~75℃温度范围内测量±256nT以内的磁场,分辨率可达到0.01 nT,带宽内总噪声小于0.03 nT,能够满足萤火一号对火星空间环境探测的需求。 展开更多
关键词 火星探测 磁场探测 磁通门磁强计
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火星磁场和行星发电机理论 被引量:3
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作者 王天媛 匡伟佳 马石庄 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2006年第3期768-775,共8页
火星磁场是火星主要观测物理场之一,火星磁场研究对火星探索具有重要的科学意义.本文侧重介绍火星磁场探测所取得的主要成果,在介绍火星行星磁场起源的行星发电机理论的基础上,重点讨论了动力学机制、起始时间、停止的原因等关键性问题... 火星磁场是火星主要观测物理场之一,火星磁场研究对火星探索具有重要的科学意义.本文侧重介绍火星磁场探测所取得的主要成果,在介绍火星行星磁场起源的行星发电机理论的基础上,重点讨论了动力学机制、起始时间、停止的原因等关键性问题,并指出了研究中存在的一些问题. 展开更多
关键词 火星 磁场 行星发电机 火星探测
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萤火一号火星探测器磁通门磁强计研制 被引量:5
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作者 王劲东 周斌 +1 位作者 赵华 廖怀哲 《上海航天》 2013年第4期174-178,共5页
对萤火一号(YH-1)火星探测器高精度磁通门磁强计研制进行了研究。介绍了磁强计的工作原理和基本构成。给出了采用的双探头梯度法、干扰磁场及低噪声信号处理等高精度空间磁场测量技术,以及磁强计传感器环境适应性设计。测试与标定结... 对萤火一号(YH-1)火星探测器高精度磁通门磁强计研制进行了研究。介绍了磁强计的工作原理和基本构成。给出了采用的双探头梯度法、干扰磁场及低噪声信号处理等高精度空间磁场测量技术,以及磁强计传感器环境适应性设计。测试与标定结果表明:设计的磁强计在温度一140~75℃范围对±256nT以内的空间矢量磁场进行高精度测量,分辨率达0.01nT,带宽内总噪声小于0.03nT,满足YH-1任务对火星空间环境磁场探测的需求。 展开更多
关键词 火星探测 磁场探测 磁通门磁强计
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地球物理弱磁测量仪器进展 被引量:11
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作者 林君 《石油仪器》 1997年第2期7-11,60,共5页
利用弱磁测量仪器可以实现航空磁测、磁卫星探测 ,以及油气藏、地热、煤田、古地磁和考古等微弱磁性参量的测量。弱磁测量技术及仪器是现代磁法勘探不可缺少的技术手段 ,而高精度磁法勘探技术的发展又对弱磁测量提出了更高的要求 ,二者... 利用弱磁测量仪器可以实现航空磁测、磁卫星探测 ,以及油气藏、地热、煤田、古地磁和考古等微弱磁性参量的测量。弱磁测量技术及仪器是现代磁法勘探不可缺少的技术手段 ,而高精度磁法勘探技术的发展又对弱磁测量提出了更高的要求 ,二者互相促进、互相依存、不断发展。从 5 0年代末至今 ,经过三十多年的努力 ,我国的弱磁测量仪器有了较大的进展 ,灵敏度提高了几个数量级 ,仪器的种类也从质子旋进式 ,发展有磁通门式、光泵式、感应式和超导磁测等几大类。随着高温超导技术的兴起与迅速发展 ,高温超导弱磁测量仪器的研制正在趋于实用化。弱磁测量仪器的研究具有高技术密集、难度大、投资大等特点 ,高精度磁测仪器的进展将为地球物理探测提供更丰富、更准确的信息 ,为磁法 (包括电磁法 ) 展开更多
关键词 非地震勘探 磁力勘探 磁力仪 弱磁测量 超导磁测
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反馈磁场均匀性对磁通门磁强计的影响分析 被引量:5
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作者 刘楠楠 周斌 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期211-216,共6页
针对磁通门传感器的特点,研究了反馈线圈对磁通门传感器探测数据的影响,并对比了几种典型结构的传感器.磁通门传感器要求激励线圈工作在均匀磁场环境下,非均匀场会引入误差信号.根据磁通门原理进行了理论推导,非均匀性会导致反馈原理工... 针对磁通门传感器的特点,研究了反馈线圈对磁通门传感器探测数据的影响,并对比了几种典型结构的传感器.磁通门传感器要求激励线圈工作在均匀磁场环境下,非均匀场会引入误差信号.根据磁通门原理进行了理论推导,非均匀性会导致反馈原理工作的磁通门传感器线性系数发生变化.针对应用于空间磁场探测的几种磁通门传感器常见结构,即分立结构型、亥姆霍兹型和紧凑球面型等,分析了传感器内部磁场的均匀性及对磁场探测的影响.经仿真计算分析发现,紧凑球型传感器的内部均匀性和稳定性优于分立结构传感器,更有利于空间磁场探测. 展开更多
关键词 磁场探测 磁通门磁强计 反馈线圈
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“天问一号”火星磁强计伸杆机构
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作者 陈满明 潘宗浩 +9 位作者 张铁龙 郝新军 李毅人 刘凯 李新 汪毓明 申成龙 陈鸿 王中王 强秀 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期61-68,I0003,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 航天器展开机构 磁通门磁强计 火星探测 天问一号
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磁通门磁强计在深空探测中的应用 被引量:6
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作者 李磊 王劲东 +4 位作者 周斌 程炳钧 张艺腾 冯永勇 陈思文 《深空探测学报》 2017年第6期529-534,共6页
磁场测量是深空探测的重要任务之一,通过磁场可以遥感行星内部、研究行星演化历史、认知太阳系天体空间环境。基于法拉第电磁感应原理的磁通门磁强计,因空间适应性强、技术成熟度高、可靠性高等特点,是深空磁场测量最为常用的载荷。简... 磁场测量是深空探测的重要任务之一,通过磁场可以遥感行星内部、研究行星演化历史、认知太阳系天体空间环境。基于法拉第电磁感应原理的磁通门磁强计,因空间适应性强、技术成熟度高、可靠性高等特点,是深空磁场测量最为常用的载荷。简要描述了磁通门磁强计的基本测量原理,探讨了地面和在轨标定的原理和实施方法,并介绍了磁强计在空间任务中的应用方式。目前,我国已经具备了星载高精度磁通门磁强计的研制能力。在不久的将来,磁通门磁强计有望在深空探测任务中发挥重要作用。 展开更多
关键词 行星探测 磁场 磁通门磁强计
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火星空间环境磁场探测研究——“萤火1号”磁强计的研制与应用 被引量:10
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作者 王劲东 赵华 +10 位作者 周斌 陈斯文 廖怀哲 朱光武 王赤 张鑫 李磊 孙越强 冯永勇 周敬萱 陶然 《物理》 CAS 北大核心 2009年第11期785-792,共8页
文章介绍了"萤火1号"卫星对火星空间环境磁场进行探测的目的、意义及采用的方式方法.研究火星的空间环境离不开火星磁场,它对于火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都有着深刻的影响,因此"萤火1号&qu... 文章介绍了"萤火1号"卫星对火星空间环境磁场进行探测的目的、意义及采用的方式方法.研究火星的空间环境离不开火星磁场,它对于火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都有着深刻的影响,因此"萤火1号"卫星安装了一台重要的科学探测载荷——高精度磁强计,以满足科学研究和应用目标的需求.磁强计从原理选择到具体设计,都考虑到了火星轨道严酷的工作环境和科学目标所需的测量要求.通过"萤火1号"装星前的地面标定测试实验,验证了高精度磁强计可以在-140—75℃温度范围内测量±256nT以内的磁场,分辨率达到了0.01nT,带宽内总噪声小于0.03nT,能够胜任"萤火1号"对火星空间环境探测的科学任务."萤火1号"火星探测器将于2011年与俄罗斯的"福布斯-土壤"一同飞往火星,这是人类送往火星最精密的磁场探测器之一,将对火星空间环境磁场结构和动力学过程进行精密而详细的探测. 展开更多
关键词 火星探测 磁场探测 磁通门磁强计
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