[发明专利]磁环境模拟试验设备的外干扰控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于磁环境模拟试验应用领域，具体来说，涉及一种用于磁环境模拟试验设备的外干扰控制系统及控制方法。

背景技术

航天器环境工程技术中，需要进行卫星、部组件、元器件等在磁环境模拟试验设备中的磁试验。在试验过程中，周围环境的磁场变化会对磁环境模拟试验设备中心产生的磁场带来扰动，这些扰动包括地磁场的短期变化和工业磁场的影响。为了保证试验数据的准确性，需要解决地磁场以及工业磁场对试验设备磁场干扰的问题。

所谓地磁场干扰，是指地球磁场发生的变化。在时间上，地磁场扰动分为长期缓变和短期突变，由于一般磁试验某工况的数据采集时间较短，因此地磁场短期突变对其影响较大。在空间上，地磁场的波动值在同一高度的一定距离范围内大致相同。

所谓工业磁场干扰，就是指在磁试验设备附近通过的输电线、公路上运动的汽车、地铁、大型工厂、变电站等所有能产生磁场的磁场源对磁试验设备所产生的扰动。工业磁场干扰的量值随距离由近及远而衰减。

目前，国外的磁试验设备主要有针对地磁场波动设计的两种控制方法，分别为闭环法和开环法。

闭环法，又称闭环反馈控制法，是采用主线圈和等效线圈串联供电的方法。两个线圈独立位于距离较近却不重合的位置，两个线圈的线圈常数相等。当地磁场变化时，等效线圈中的探测器测得的信号被反馈给电源控制系统，于是电源控制系统调节一定量值的电流，使等效线圈中心磁场保持定值。由于等效线圈和主线圈是串联在一起的，主线圈中的电流也随之得到调节，并保持两个线圈同步。由于主线圈与等效线圈的距离较近，在此距离范围内地磁场变化量大致相同，这样，主线圈中心磁场能够保持某一定值。

开环控制法是将磁场探测器置于主线圈外某位置，当探测器测量到磁场变化时，根据这个变化量，计算出相对应的电流值，再调节为主线圈供电的直流电源的输出电流，达到调节主线圈中心磁场，保持磁场在某一定值的目的。

现有的无论是闭环法还是开环法，由于它假定在一定距离范围内磁场变化的一致性，因此它们都是针对地磁场波动设计的，没有考虑到工业磁场对设备磁场的扰动情况，这是由于一般国外的磁试验设备距离工业磁场干扰源较远，工业磁场扰动可以忽略。而对于工业磁场干扰，不能采用上述两种控制方法，因为地磁场波动可以认为在一定距离范围内变化量相等，而工业磁场干扰会随着干扰源与被干扰对象的距离由近及远而衰减。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于磁环境模拟试验设备的外干扰控制系统，该控制系统可以实现对磁环境模拟试验设备的外干扰进行控制。

本发明的另一目的是提供一种用于磁环境模拟试验设备的外干扰控制方法，该方法综合考虑了工业磁场和地磁场对磁试验设备磁场造成的干扰。

本发明的目的可由以下技术方案完成：

一种磁环境模拟试验设备外干扰控制系统，由磁环境模拟试验设备的主线圈、与主线圈固定在同一框架上的补偿线圈、两个置于室外同一高度且对称设置于磁环境模拟试验设备两侧的探测器、与两个探测器分别对应连接的两个磁强计、向主线圈输出电流信号的主线圈直流电源、向补偿线圈输出电流信号的补偿线圈直流电源和接收两个磁强计信号的比较器组成。外界磁场变化时，比较器将两个磁强计的信号变化取平均值，以命令的形式传递给补偿线圈直流电源，补偿线圈直流电源将指令转为电流信号传送给补偿线圈，补偿线圈产生的磁场正好抵消干扰引起的磁场的变化。

其中，探测器置于探测器支架上，外部罩有防护罩。

其中，探测器支架的平台高度同主线圈的中心高度平齐。

其中，探测器支架和防护罩的材料均为无磁材料。

一种磁环境模拟试验设备的外干扰控制方法，包括以下步骤：

确定置于室外的两个探测器与磁环境模拟试验设备的主线圈中心的距离。

调节主线圈直流电源的输出电流，使主线圈产生的磁场达到某一设定值。

两个探测器将感应到的外界干扰信号传递给相应的两个磁强计。

两个磁强计将信号传递给比较器。

如果外界磁场没有变化，则比较器不发送任何指令，如果外界磁场有变化，则比较器将两个磁强计的信号变化取平均值，以命令的方式传递给补偿线圈直流电源。

补偿线圈直流电源将指令转为电流信号送给补偿线圈，补偿线圈产生的磁场正好抵消干扰引起的磁场变化，从而使磁环境模拟设备中心的磁场始终保持最初的设定值。

本发明的有益效果在于：综合考虑了工业磁场和地磁场对磁试验设备磁场造成的干扰，达到了控制设备中心磁场的目的。

附图说明