[发明专利]一种星载磁通门磁强计

说明书

本发明公开了一种星载磁通门磁强计，包括：传感器和处理电路；所述传感器包括：激励线圈、感应线圈、反馈线圈；所述处理电路包括：提供激励信号的激励电路、感应磁场信号调理和计算处理电路、反馈电路。激励电路用于产生激励信号，产生激励磁场，感应磁场信号调理和计算处理电路用于提取与外界磁场信号相对应的磁通门信号，反馈电路用于抵消外界磁场信号，使系统始终处于接近零场状态，增加系统的线性度和稳定性。本发明的磁通门磁强计感应信号经放大后直接进行数字化，提高了系统的可靠性和温度稳定性，同时，使用的元器件种类少，可使用高抗辐照能力器件实现，满足在温度和辐照环境恶劣的行星环境下使用。

技术领域

本发明涉及磁强计设备技术领域，尤其涉及一种数字星载磁通门磁强计。

背景技术

磁场是记录行星演化历史的关键物理量，行星磁场探测是了解行星磁场起源和演化的途径，也是了解行星内部结构的必要手段，近年来，越来越多的卫星携带了星载磁强计对行星磁场进行探测，例如地球、金星、火星以及小行星等。

对行星进行磁场探测主要的仪器是使用磁通门磁强计，即星载磁通门磁强计，相比于地面上使用的磁通门磁强计，星载磁强计除了要保证高分辨率和低噪声水平外，还需要较高温度适应能力、抗辐照能力并且要求重量轻、体积小、可靠性高。为了能够满足这些要求，需要对磁通门磁强计数字化，数字化后减少了模拟器件的数量，减小了体积、重量和功耗的同时提高了可靠性和温度适应性。而以往磁通门磁强计往往使用谐振选频方式实现磁场信号的处理，谐振方式磁通门磁强计需要在数字化之前设计谐振选频电路，以此提高感应信号二次谐波的信噪比，这种实现方式导致感应谐振电路部分仍然对温度敏感，在温度变化较大的行星探测使用场景中会降低测量数据的有效性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种星载磁通门磁强计，这种星载磁通门磁强计与以往星载磁通门磁强计的区别主要是感应信号经放大后立即进行数字化，进一步减少了模拟电路部分，使用数字处理的方式，实现感应信号中磁场信号的提取，有效的降低设备的噪声，同时，这种实现方式电路中的芯片只有功率放大器、运算放大器、模数/数模转换器以及处理器，且这些芯片均有高抗辐照能力的型号可选，因此可以实现高抗辐照的磁强计，器件的减少也提高了设备的温度适应能力以及可靠性，减小了星载磁强计的体积和重量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种星载磁通门磁强计，其特征在于，包括：传感器和处理电路；所述传感器包括：激励线圈、感应线圈、反馈线圈；所述处理电路包括：提供激励信号的激励电路、感应磁场信号调理和计算处理电路、反馈电路。

所述的激励线圈是环形线圈，由漆包线绕着环形磁芯绕制而成；感应线圈为跑道型线圈，它由多组线圈组成，能够感应三个方向的磁场；反馈线圈是由三组亥姆霍兹线圈组成，保证能在感应线圈中心处产生均匀稳定的反馈磁场。

所述的激励电路由功率放大器和谐振电路组成，其在每个激励周期内产生两次正负相反的脉冲，使激励线圈内的磁芯进入深度饱和，生成磁通门信号同时降低磁芯噪声。

所述感应磁场信号调理和计算处理电路包括放大电路，用于对感应线圈产生的磁场感应信号进行放大。所述放大电路通过运算放大器实现，感应线圈的磁场感应信号经过耦合电容后接运算放大器的反向端，运算放大器的同相端接地；

所述感应磁场信号调理和计算处理电路还包括模数转换器和数字信号处理器，感应线圈通过放大电路连接模数转换器，感应线圈产生的磁场感应信号在放大后通过模数转换器将信号数字化，后续磁场信号处理为数字化处理实现；

所述模数转换器与数字信号处理器连接，所述数字信号处理器的输出端分别连接激励电路和反馈电路，所述激励电路和反馈电路的输出端分别连接激励线圈和反馈线圈。

所述数字信号处理部分包括滤波器、峰值检波、积分器和乘法器。

在一种优选的实施方式中，所述滤波器通过如下方式实现：