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QJ 20422-2016 consists of the following parts under the general title Environment test methods for spacecraft unit:
——Part 1: Surface charging and discharging test;
——Part 2: Atomic oxygen test;
——Part 3: Solar ultraviolet irradiation test;
——Part 4: Magnetic test;
——Part 5: Vacuum cold welding test;
——Part 6: Acceleration test;
——Part 7: Vibration test;
——Part 8: Acoustic test;
——Part 9: Shock test.
This is Part 4 of QJ 20422-2016.
This part replaces QJ 2630.4-1996 Space environment test methods for satellite components - Magnetic test.
The following main changes have been made with respect to QJ 2630.4-1996:
a) the "satellite" in the standard name and text is modified to "spacecraft";
b) the magnetic compensation test method is added;
c) several terms are modified, added and quoted;
d) the clause "Test items and purposes" is added;
e) the clause "Environmental magnetic field conditions" is modified;
f) the requirements for data acquisition system are added;
g) the clause "Test documents" is modified;
h) the arrangement of magnetometer probes in the magnetic moment measurement method is changed;
i) the precision requirements of measuring instruments are modified;
j) the requirements for parameters such as magnetic induction intensity and time of magnetizing and demagnetizing are modified.
Annex A of this part is normative.
This part was proposed by China Aerospace Science and Technology Corporation.
This part is under the jurisdiction of China Astronautics Standards Institute.
This part was issued in March 1996 for the first time.
Environment test methods for spacecraft unit - Part 4: Magnetic test
1 Scope
This part specifies the test items and purposes, laboratory environment, test requirements, test procedures, test interruption and handling, test documents, etc. of the magnetic test of spacecraft unit-level products.
This part is applicable to the magnetic test of spacecraft unit-level products in zero magnetic field environment. It may be referred to by the magnetic test of spacecraft parts and components.
2 Terms and definitions
For the purposes of this part, the following terms and definitions apply.
2.1
zero magnetic field
magnetic field with the magnetic induction intensity less than 5nT in the center of the homogeneous space of the main coil
2.2
stray magnetic field
magnetic field existing when the test piece is working in the zero magnetic field
2.3
remanent magnetic field
magnetic field existing when the test piece is not working in the zero magnetic field
2.4
stray magnetic moment
magnetic moment existing when the test piece is working in the zero magnetic field
2.5
remanent magnetic moment
magnetic moment existing when the test piece is not working in the zero magnetic field
2.6
magnetic field inhomogeneity
absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the magnetic induction intensity at the same time in a specified space
2.7
homogeneous space of magnetic field
space where the magnetic field inhomogeneity is less than the required value
2.8
magnetic field instability
change value of the magnetic field in the homogeneous space within the specified time
2.9
main coil
device that can offset the geomagnetic field in the center of the coil by adjusting the current in the coil to present a zero magnetic field environment or a stationary magnetic field environment
2.10
magnetizing field
DC magnetic field used to magnetize the test piece
2.11
demagnetizing field
alternating magnetic field used to make the amplitude of demagnetization of the test piece continuously attenuate to zero
2.12
magnetizing and demagnetizing coils
device that can generate the required magnetizing or demagnetizing environment in the center of the coil by adjusting the current in the coil
2.13
magnetic compensation
changing the magnetic moment or magnetic field of the test piece by attaching a compensating magnet (permanent magnet) to it
3 Test items and purposes
3.1 Test items
The magnetic test items generally include:
a) magnetic moment measurement, including remanent magnetic moment measurement and stray magnetic moment measurement;
b) magnetic field measurement, including remanent magnetic field measurement and stray magnetic field measurement;
c) magnetizing test;
d) demagnetizing test;
e) magnetic compensation test.
3.2 Test purposes
The purpose of each magnetic test item is as follows:
a) magnetic moment measurement: to measure the remanent magnetic moment and stray magnetic moment of the test piece and evaluate whether they meet the design requirements;
b) magnetic field measurement: to measure the magnetic field distribution around the test piece or the remanent magnetic field and stray magnetic field at a certain point, and evaluate whether they meet the design requirements;
c) magnetizing test: to evaluate the change of remanent magnetic moment or remanent magnetic field after the test piece is magnetized by external magnetic field;
d) demagnetizing test: to eliminate the magnetic moment or magnetic field increased when the test piece is magnetized by the external magnetic field;
e) magnetic compensation test: to reduce the remanent magnetic moment and remanent magnetic field of the test piece by attaching a compensating magnet to it.
4 Laboratory environment
The laboratory environment is generally as follows:
a) temperature: 15℃~35℃;
b) relative humidity: 20%~80%;
c) atmospheric pressure: 78kPa~103kPa;
d) cleanliness: Class 100,000.
Foreword I
1 Scope
2 Terms and definitions
3 Test items and purposes
4 Laboratory environment
5 Test requirements
6 Test procedures
7 Test interruption and handling
8 Test documents
Annex A (Normative) Data processing method for magnetic moment measurement
航天器组件环境试验方法
第4部分：磁试验
1 范围
本部分规定了航天器组件级产品磁试验项目与试验目的、试验室环境、试验要求、试验程序、试验中断及处理、试验文件等。
本部分适用于零磁场环境下航天器组件级产品的磁试验。航天器部件、元器件的磁试验可参照使用。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。
2.1
零磁场 zero magnetic field
主线圈均匀区中心磁感应强度小于5nT的磁场。
2.2
杂散磁场 stray magnetic field
在零磁场中，试件工作时存在的磁场。
2.3
剩磁场 remanent magnetic field
在零磁场中，试件不工作时存在的磁场。
2.4
杂散磁矩 stray magnetic moment
在零磁场中，试件工作时存在的磁矩。
2.5
剩磁矩 remanent magnetic moment
在零磁场中，试件不工作时存在的磁矩。
2.6
磁场不均匀性 magnetic field inhomogeneity
在规定的区域内，同一时刻磁感应强度最大值与最小值之差的绝对值。
2.7
磁场均匀区 homogeneous space of magnetic field
磁场不均匀性小于要求值的区域。
2.8
磁场不稳定性 magnetic field instability
在规定时间内磁场均匀区内磁场的变化值。
2.9
主线圈 main coil
通过调节线圈中的电流，能在其中央抵消地磁场，呈现零磁场环境或者恒定磁场环境的装置。
2.10
充磁场 magnetizing field
用于使试件充磁的直流磁场。
2.11
退磁场 demagnetizing field
用于使试件退磁的幅值不断衰减到零的交变磁场。
2.12
充退磁线圈 magnetizing and demagnetizing coils
通过调节线圈中的电流，能在其中央产生要求的充磁场环境或退磁场环境的装置。
2.13
磁补偿 magnetic compensation
对试件粘贴补偿磁体(永磁体)，改变其磁矩或磁场。
3 试验项目与目的
3.1 试验项目
磁试验项目一般包括：
a) 磁矩测量，包括剩磁矩测量和杂散磁矩测量；
b) 磁场测量，包括剩磁场测量和杂散磁场测量；
c) 充磁试验；
d) 退磁试验；
e) 磁补偿试验。
3.2 试验目的
各磁试验项目的目的如下：
a) 磁矩测量：测量试件的剩磁矩和杂散磁矩，评价其是否符合设计要求；
b) 磁场测量：测量试件周围的磁场分布或某点处的剩磁场和杂散磁场，评价其是否符合设计要求；
c) 充磁试验：评价试件被外界磁场磁化后剩磁矩或剩磁场的变化情况；
d) 退磁试验：消除试件由于被外界磁场磁化而增加的磁矩或磁场；
e) 磁补偿试验：通过对试件粘贴补偿磁体，以减小试件剩磁矩和剩磁场。
4 试验室环境
试验室环境一般为：
a) 温度：15℃～35℃；
b) 相对湿度：20％～80％；
c) 大气压力：78kPa～103kPa；
d) 洁净度：100 000级；
5 试验要求
5.1 试验系统要求
5.1.1 系统组成
磁试验系统主要包括试验设备和测量仪器，其组成如图1所示。
试验设备一般包括主线圈、充退磁线圈、转台和测量支架。
测量仪器一般有单分量磁通门磁强计、三分量磁通门磁强计、特斯拉计和数据采集系统。
1—主线圈；2—充退磁线圈；3—转台；4—试件；5—磁场测量探头；6—测量支架；7—数据采集系统
图1 磁试验系统组成图
5.1.2 试验设备
5.1.2.1 一般要求
试验设备一般应满足如下要求：
a) 试验设备的结构均由磁化率小于1×10－4的材料制造；
b) 试验设备主要部件在维修后、使用前应进行检测。
5.1.2.2 主线圈
主线圈应满足如下要求：
a) 可抵消地磁场产生零磁场，也可产生－60000nT～＋60000nT范围内的恒定磁场；
b) 磁场均匀区尺寸满足试件试验要求；
c) 磁场不稳定性优于±1.5nT/h；
d) 磁场不均匀性优于10nT；
e) 进出通道的空间尺寸满足试件出入要求。
5.1.2.3 充退磁线圈
充退磁线圈应满足如下要求：
a) 可产生磁感应强度(直流)在0mT～2.5mT之间可调的充磁场；
b) 可产生最大振幅磁感应强度(交流)在0mT～5mT之间可调，且频率在0Hz～3Hz内可调退磁场；
c) 磁场均匀区尺寸满足试件试验要求；
d) 磁场不均匀性优于30％；
e) 进出通道的空间尺寸满足试件出入要求；
f) 充退磁线圈一般置于主线圈中央，中心应与主线圈中心重合。
5.1.2.4 转台
转台包括一维转台和二维转台，应满足如下要求；
a) 一维转台：
1) 能使试件绕垂直轴转动，转动角度在0°～360°内连续可调，且有角度指示；
2) 转台的尺寸和承载能力满足试验要求。
b) 二维转台：
1) 能使试件绕垂直轴转动，转动角度在0°～360°内连续可调，且有角度指示；
2) 能使试件绕水平轴转动，转动角度在0°～180°内连续可调，且有角度指示；
3) 转台两轴的交点与主线圈中心重合；
4) 转台的尺寸和承载能力满足试验要求。
5.1.2.5 测量支架
测量支架应满足如下要求：
a) 测量支架用于支撑和固定磁强计探头，一般应能安装3台以上磁强计探头；
b) 具有可调整磁强计探头高度和间距的导轨。
5.1.3 测量仪器
5.1.3.1 一般要求
测量仪器一般应满足如下要求：
a) 量程和精度满足测试要求；
b) 测量仪器经二级以上(含二级)计量部门的检定合格，并在有效期内使用。
5.1.3.2 单分量磁通门磁强计
单分量磁通门磁强计应满足如下要求：
测量范围：－100 000nT～＋100 000nT；
b) 精度：A1×1％(A1为读数，以下同)；
c) 分辨率：优于1nT。
5.1.3.3 三分量磁通门磁强计
三分量磁通门磁强计应满足如下要求：
a) 测量范围：－100 000nT～＋100 000nT；
b) 精度：A1×1％；
c) 分辨率：优于1nT。
5.1.3.4 特斯拉计
特斯拉计应满足如下要求：
a) 测量范围：－10mT～＋10mT；
b) 精度：A1×2％；
c) 分辨率：优于0.1mT。
5.1.3.5 数据采集系统
数据采集系统应满足如下要求：
a) 测量范围：－10mT～＋10mT；
b) 噪声：优于0.5nT；
c) 稳定性：优于2nT/2h；
d) 不确定度：量程的1％；
e) 通道数：不少于9。
5.2 试件要求
5.2.1 试件安装
试件安装应满足如下要求：
a) 试件表面清洁，严防有铁磁物质粘附在表面上；
b) 试件安装时，其几何中心应位于一维转台的中心轴上，或与二维转台的两个转动轴的交点重合；
c) 试件测控设备距转台的距离一般应大于10m；
d) 试件供电及测量电缆长度满足测量要求；
e) 试件坐标系与试验设备坐标系平行，并记录试件坐标系与试验设备坐标系的转换关系。
5.2.2 试件加电工作
试件加电工作应满足如下要求：
a) 测量杂散磁矩时，试件加电工作状态稳定保持时间一般应大于10min；
b) 测量杂散磁场时，试件加电工作状态稳定保持时间一般应大于5min。
5.3 人员要求
试验期间，试验操作人员应满足如下要求：
a) 穿戴防静电服，不应直接接触试件；
b) 身上不应带有手机、钥匙等磁性物体。
6 试验程序
6.1 磁矩测量
6.1.1 总则
磁矩测量分为剩磁矩测量和杂散磁矩测量。剩磁矩测量工况是在试件不工作状态下进行的磁矩测量，杂散磁矩测量工况是在试件不同工作状态下进行的磁矩测量。
磁矩测量方法主要包括偶极子法、球面作图法和赤道作图法三种方法，偶极子法用于试件磁矩的估测，球面作图法和赤道作图法可以对试件的磁矩进行较精确的测试。
6.1.2 偶极子法
6.1.2.1 试验准备
试验准备过程如下：
a) 准备试验所需试验设备和测量仪器；
b) 利用主线圈建立零磁场环境；
c) 将1台三分量磁通门磁强计探头置于测量支架上，位置如图2所示。探头中心距试件几何中心的距离r一般为三至六倍试件包络尺寸(若试件磁矩值很小，可以适当减小r值)，探头测量的三个正交轴方向与试验设备坐标的三个轴向平行且一致；
d) 根据试验任务书或试验大纲要求，确定磁矩测量工况；
e) 按照5.2.1要求，将试件安装到转台上。
1—试件；2—三分量磁通门磁强计探头；3—一维转台；r—探头中心距试件几何中心的距离；x、y、z—试验设备坐标系
图2 偶极子法测量示意图
6.1.2.2 试验实施
试验实施过程如下：
a) 送试方根据试验工况设置试件状态；
b) 采集磁场测量值；
c) 将试件移走，与磁强计探头距离大于5r；
d) 采集环境磁场本底值；
e) 将磁场测量值减去环境磁场本底磁场值，获得试件在x、y和z方向的磁感应强度，并根据附录A中公式(A.1)计算试件磁矩。
6.1.2.3 试验后处理
试验后处理过程如下：
a) 如无其他试验，关闭测量仪器和主线圈；
b) 编写8.3中规定的相关文件。
6.1.3 球面作图法
6.1.3.1 试验准备
试验准备过程如下：
a) 准备试验所需试验设备和测量仪器；
b) 利用主线圈建立零磁场环境；
c) 将1台单分量磁通门磁强计探头置于测量支架上，位置如图3所示。探头中心距试件几何中心的距离r一般为一至三倍试件包络尺寸(若试件磁矩值很小，可以适当减小r值)，探头测量的方向与试验设备坐标y方向平行且一致；
d) 根据试验任务书或试验大纲要求，确定磁矩测量工况；
e) 按照5.2.1要求，将试件安装到转台上。
1—试件；2—单分量磁通门磁强计探头；3—二维转台；r—探头中心距试件几何中心的距离；x、y、z—试验设备坐标系
图3 球面作图法测量示意图
6.1.3.2 试验实施
试验实施过程如下：
a) 送试方根据试验工况设置试件状态；
b) 试件绕垂直轴沿顺时针方向转动，如图3所示，从0～360°，一般每转10°采集一次磁场测量值；
c) 试件绕水平轴沿顺时针方向转动，如图3所示，一般按每转动30°为一个测量面，重复b)，直到绕水平轴转动到180°时止；
d) 将试件移走，与磁强计探头距离大于5r；
e) 采集环境磁场本底值；
f) 将磁场测量值减去环境磁场本底磁场值，获得试件在y方向的磁感应强度，并根据附录A中A.2计算试件磁矩。
6.1.3.3 试验后处理
试验后处理过程如下：
a) 如无其他试验，关闭测量仪器和主线圈；
b) 编写8.3中规定的相关文件。
6.1.4 赤道作图法
6.1.4.1 试验准备
试验准备过程如下：
a) 准备试验所需试验设备和测量仪器；
b) 利用主线圈建立零磁场环境；
c) 将3台三分量磁通门磁强计探头置于测量支架上，位置如图4所示。探头呈一字等间距排列。r1一般取试件包络尺寸的1倍～1.5倍，r2的一般取值范围为1.3r1～1.4r1，r1到r2的间距与r2到r3的间距相等(若试件磁矩值很小，可以适当减小r1值)，探头测量的三个正交轴方向与试验设备坐标的三个轴向平行且一致；
d)根据试验任务书或试验大纲要求，确定磁矩测量工况；
e)按照5.2.1要求，将试件安装到转台上。
6.1.4.2 试验实施
试验实施过程如下：
a) 送试方根据试验工况设置试件状态；
b) 将试件绕垂直轴沿逆时针方向转动，如图4所示，从0°～360°，一般每转10°采集一次磁场测量值；
c) 将试件移走，与磁强计探头距离大于5r3；
d) 采集环境磁场本底值；
e) 将磁场测量值减去环境磁场本底磁场值，获得试件在x、y和z方向的磁感应强度，并根据附录A中A.3计算试件磁矩。
6.1.4.3 试验后处理
试验后处理过程如下：
a) 如无其他试验，关闭测量仪器和主线圈；
b) 编写8.3中规定的相关文件。
1—试件；2—三分量磁通门磁强计探头；3—一维转台；r1—距试件最近的探头中心距试件几何中心的距离；r2—中间探头中心距试件几何中心的距离；r3—距试件最远的探头中心距试件几何中心的距离；x、y、z—试验设备坐标系
图4 赤道作图法测量示意图
6.2 磁场测量
6.2.1 总则
磁场测量分为剩磁场测量和杂散磁场测量。剩磁场测量工况是在试件不工作状态下进行的磁场测量，杂散磁场测量工况是在试件不同工作状态下进行的磁场测量。
磁场测量方式可以分为周围磁场分布测量和固定点处磁场测量两种方式，周围磁场分布测量是测量以试件为中心的球面上的磁场分布值。固定点处磁场测量是测量有具体要求的固定点的磁场值。
6.2.2 周围磁场分布测量
6.2.2.1 试验准备
试验准备过程如下：
a) 准备试验所需试验设备和测量仪器；
b) 利用主线圈建立零磁场环境；
c) 将1台三分量磁通门磁强计探头置于测量支架上，位置如图3所示。探头中心距试件几何中心的距离r根据试验技术要求确定，探头测量的三个正交轴方向与试验设备坐标的三个轴向平行且一致；
d) 根据试验任务书或试验大纲要求，确定磁场测量工况；
e) 按照5.2.1要求，将试件安装到转台上。
