[发明专利]一种用于极弱剩磁材料的测量装置及测量方法

说明书

本发明属于磁性材料测量技术领域，具体地说，涉及一种用于极弱剩磁材料的测量装置，该测量装置包括：矢量磁场传感器(1)、无磁转台(4)和磁补偿装置(2)；矢量磁场传感器(1)与无磁转台(4)位于同一水平面上，相对固定设置在磁补偿装置(2)内；待测目标(3)布设在无磁转台(4)上，矢量磁场传感器(1)与信号处理器(7)通信连接。

技术领域

本发明属于空间探测中的磁性材料测量技术领域，具体地说，涉及一种用于极弱剩磁材料的测量装置及测量方法。

背景技术

在空间探测领域，卫星的剩磁一般都是一种干扰因素，需要进行严格的控制。对不同探测方案要求卫星进行磁洁净的程度不同。高精度地球磁场测绘以及重力测量对材料剩磁的空间要求非常高，甚至达到10^-8Am²的量级。空间探测领域中经常使用的铝、铜、钛都可以认为是无磁材料，实际上这些无磁材料在冶炼和加工中，一些磁性元素的成分或者混入一些磁性的杂质，都会使这些材料带有微弱的剩磁。从材料部件的角度来说，它们的矫顽力和剩磁都很低，表面的磁场低于0.1nT。

传统的极弱材料的剩磁测量的方式主要为：设置一个或者多个磁场传感器布置在待测物周围，通过旋转待测物得到待测物周围的磁场以及随距离的梯度，再利用球谐函数模型或者多偶极子模型反演待测物的剩磁。每个测量点，都要求磁场直流测量。但是，传统的磁场直流测量存在两方面问题：

1)环境磁场极低频的扰动非常复杂，背景噪声太大；

2)所用磁传感器近直流频带的噪声过大；

两者的综合效果，直流测量的分辨率一般只有0.1nT左右。如果待测物剩磁产生的磁场小于0.1nT，则无法分辨。传统的剩磁测量方式无法达到所需要的小于0.1nT的分辨率。

另外，现有的极弱剩磁材料的测量方法，测量最小剩磁的能力一般可以到10^-4Am²。但是，针对空间探测领域，现有的测量方法并不能达到对于微弱磁材料的剩磁的定量测量的10^-8Am²精度；另外，现有的针对微弱磁材料的测量方法，还存在无法避免外部磁场噪声的干扰，以及无法提高剩磁测量的灵敏度的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种用于极弱剩磁材料的测量装置，该测量装置包括：矢量磁场传感器、无磁转台和磁补偿装置；

矢量磁场传感器与无磁转台位于同一水平面上，相对固定设置在磁补偿装置内；待测目标布设在无磁转台上，矢量磁场传感器与信号处理器通信连接。

作为上述技术方案的改进之一，所述磁补偿装置为磁场屏蔽筒或者地磁补偿线圈。

作为上述技术方案的改进之一，所述测量装置还包括：电机和传动构件；无磁转台与电机通过传动构件传动连接。

作为上述技术方案的改进之一，所述传动构件为传送皮带或橡胶履带。

作为上述技术方案的改进之一，所述矢量磁场传感器与无磁转台之间的相对距离为1-20cm。

作为上述技术方案的改进之一，所述无磁转台的旋转频率控制在5-30Hz。

本发明还提供了一种用于极弱剩磁材料的测量方法，该方法包括：

定义待测目标的X轴向、Y轴向和Z轴向，并规定其正方向为垂直无磁转台的旋转面向上的方向；

启动电机转动，通过传动构件带动布设在无磁转台上的待测目标在交流频段分别进行X轴向、Y轴向和Z轴向的正方向旋转；