标准编号:	QJ 2630.4-1996
中文名称:	卫星组件空间环境试验方法 磁试验
英文名称:	Space encironment test methods for satellite components.Megnetic test
行业分类:	QJ    航天工业行业标准
发布日期:	1996-03-20
实施日期:	1996-10-1
标准状态:	被替代
被新标准替代:	QJ 20422.4-2016 航天器组件环境试验方法 第4部分：磁试验
被替代日期:	2016-3-1
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	15000 字
翻译价格(元):	1800.00 元
交付时间:	付款后 1 个工作日

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Space environment test methods for satellite components - Magnetic test



1 Scope



1.1 Subject content



This standard specifies the test purpose, technical requirements, test procedures and data processing methods for magnetic test of satellite components.



1.2 Application scope



This standard is applicable to the magnetic test of satellite components (hereinafter referred to as test pieces), and may be referred to by other spacecraft components.



1.3 Classification



The test methods in this standard are classified as follows:



a. magnetic moment measurement;



b. magnetic field measurement;



c. demagnetizing test.



2 Normative references



GJB 1027 Environmental test requirements for satellites

QJ 1169 Rules for drafting research and development documents



3 Definitions



3.1 remanent magnetic moment

magnetic moment existing when the test piece is not working



3.2 working magnetic moment

magnetic moment existing when the test piece is working



3.3 main coil

device that can offset the geomagnetic field in the center of the coil by adjusting the current to present a zero magnetic field or a stationary magnetic field



3.4 magnetic field inhomogeneity

absolute value of the difference between the maximum or minimum magnetic field intensity and the central magnetic field intensity in a specified space, whichever is greater



3.5 homogeneous space

space where the magnetic field inhomogeneity is less than the required value in the center of main coil



3.6 magnetic field instability

change value of the magnetic field within the specified time



3.7 magnetizing and demagnetizing coils

device that can generate the required magnetizing field or demagnetizing field by adjusting the current in the coil



4 General requirements



4.1 Test environmental conditions



4.1.1 Laboratory environmental conditions



Unless otherwise specified, the laboratory environmental conditions are generally as follows:



a. meeting the requirements of GJB 1027, 4.1;



b. cleanliness: Class 100,000.



4.1.2 Environmental magnetic field conditions



a. there is no magnetic storm or strong industrial magnetic field interference, and the influence of external magnetic field interference on the magnetic induction intensity in the center of the main coil is less than 2nT;



b. there shall be no magnetic substance with magnetic induction intensity above 2nT in the center of the main coil near the test site.



4.2 Test sequence



The magnetic test is generally carried out in the following sequence:



a. initial magnetic moment (or magnetic field) measurement;



b. magnetizing test;



c. magnetic moment (or magnetic field) measurement after magnetizing;



d. demagnetizing test;



e. magnetic moment (or magnetic field) measurement after demagnetizing.



4.3 Test piece and its installation requirements



4.3.1 The overall size of the test piece shall not exceed the homogeneous space of the main coil, and the maximum allowable size shall be 0.5m×0.5m×0.5m.



4.3.2 The mass of the test piece shall not exceed the bearing capacity of the turntable, generally not more than 50kg.



4.3.3 The surface of the test piece shall be clean and be free from ferromagnetic substances adhering to it.



4.3.4 When the test piece is installed, its geometric center shall coincide with the intersection of the two rotation axes of the turntable.



4.3.5 The control and test equipment for test piece shall be more than 10m away from the center of the main coil. The length of power supply cable and measuring cable shall meet the measurement requirements.



4.4 Requirements for test equipment



The test equipment generally include main coil, demagnetizing coil, turntable, etc.



4.4.1 Main coil



a. Zero magnetic field: the magnetic induction intensity is less than ±10nT, the size of homogeneous space is generally not less than 0.5m×0.5m×0.5m, the inhomogeneity is better than ±10nT, and the instability is better than ±1.5nT/h;



b. Stationary magnetic field: the magnetic induction intensity is within 0~60,000nT, and its size of homogeneous space, inhomogeneity and instability are the same as those of zero magnetic field;



c. Size of access channel is generally not less than 0.5m×0.5m;



d. The magnetic field in the center of the main coil is generally tracked and compensated by the compensation system for the interference of the external magnetic field.



4.4.2 Turntable



a. The turntable shall be able to rotate 0°~360° around the vertical axis and 0°~±180° around the horizontal direction continuously, with angle indication;



b. The intersection of the two axes of the turntable shall coincide with the center of the main coil;



c. The size and bearing capacity of the turntable shall meet the test piece requirements.



4.4.3 Magnetizing and demagnetizing coils



a. They can generate 5mT magnetizing/demagnetizing fields;



b. The demagnetizing frequency is generally less than 3Hz;



c. The magnetizing and demagnetizing coils are generally placed in the center of the main coil, and their centers shall coincide with the center of the main coil.



4.4.4 Measuring bracket



The measuring bracket is used to install magnetometer probes (probes for short). Generally, it shall be able to install more than three probes, and it has a height-adjustable guide rail for adjusting the position of the probe.



4.4.5 Equipment structure materials



The structures of main coil, magnetizing and demagnetizing coils, turntable and measuring bracket are made of materials with magnetic susceptibility less than 5×10-6.

1 Scope
2 Normative references
3 Definitions
4 General requirements
5 Detailed requirements
Additional explanation:

QJ
中国航天工业总公司航天工业行业标准
QJ 2630.4-96



卫星组件空间环境试验方法
磁试验
Space environment test methods for satellite components
Magnetic test



1996-03-20发布 1996-10-01实施
中国航天工业总公司 发布

卫星组件空间环境试验方法
磁试验
1 范围
1.1 主题内容
本标准规定了卫星组件磁试验的目的、技术要求、试验程序及数据处理方法。
1.2 适用范围
本标准适用于卫星组件(以下简称试件)的磁试验，其他航天器组件亦可参照使用。
1.3 分类
本标准规定的试验方法分为：
a. 磁矩测量；
b. 磁场测量；
c. 退磁试验。
2 引用文件
GJB 1027 卫星环境试验要求
QJ 1169 研究试验文件的编写规定
3 定义
3.1 剩磁矩 remanent magnetic moment
试件不工作时存在的磁矩。
3.2 工作磁矩 working magnetic moment
试件工作时产生的磁矩。
3.3 主线圈 main coil
调节电流，能在其中央抵消地磁场呈现零磁场或恒定磁场的装置。
3.4 磁场不均匀性 magnetic field inhomogeneity
在规定的区域内，最大或最小磁场强度和中心磁场强度之差的绝对值，取其大者。
3.5 均匀区 homogeneous space
在主线圈中央，磁场不均匀性小于要求值的空间。
3.6 磁场不稳定性 magnetic field instability
在规定时间内磁场的变化值。
3.7 充、退磁线圈 magnetizing and demagnetizing coil
通过调节线圈中的电流可产生要求的充磁场和退磁场的装置。
4 一般要求
4.1 试验环境条件
4.1.1 试验室环境条件
除另有规定外，试验室环境条件一般为：
a. 按GJB 1027中4.1条的规定；
b. 洁净度100000级。
4.1.2 环境磁场条件
a. 无磁暴和强的工业磁场干扰，外磁场干扰对主线圈中心磁感应强度的影响小于2nT；
b. 在试验场地附近，不得有在主线圈中心产生2nT以上磁感应强度的磁性物质。
4.2 试验顺序
磁试验一般按如下顺序进行：
a. 初始磁矩(或磁场)测量；
b. 充磁试验；
c. 充磁后磁矩(或磁场)测量；
d. 退磁试验；
e. 退磁后磁矩(或磁场)测量。
4.3 试件及其安装要求
4.3.1 试件外形尺寸不超过主线圈的均匀区范围，允许最大尺寸为0.5m×0.5m×0.5m。
4.3.2 试件质量不超过转台的承载能力，一般不大于50kg。
4.3.3 试件表面清洁，严防有铁磁物质粘附在表面上。
4.3.4 试件安装时，其几何中心应与转台两个转动轴的交点重合。
4.3.5 试件用的控制检测设备距离主线圈中心一般应大于10m。供电及测量线长度应满足测量要求。
4.4 试验设备要求
试验设备一般由主线圈、退磁线圈和转台等组成。
4.4.1 主线圈
a. 零磁场：磁感应强度小于±10nT，一般均匀区尺寸不小于0.5m×0.5m×0.5m，不均匀性优于±10nT，不稳定性优于±1.5nT／h；
b. 恒定磁场：磁感应强度在0～60，000nT范围内，其均匀区尺寸、不均匀性和不稳定性同零磁场；
c. 进出通道尺寸一般不小于0.5m×0.5m；
d. 主线圈中央的磁场，一般由补偿系统跟踪补偿外界磁场的干扰。
4.4.2 转台
a. 转台能绕垂直轴转动0°～360°，绕水平转动0°～±180°，转动连续，且有角度指示；
b. 转台两轴的交点与主线圈中心重合；
c. 转台的尺寸和承载能力应满足试件要求。
4.4.3 充、退磁线圈
a. 能产生5mT的充磁场和退磁场；
b. 退磁频率一般小于3Hz；
c. 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。
4.4.4 测量支架
测量支架用于安装磁强计探头(简称探头)，一般应能安装3台以上探头，其具有高度可调的导轨，用来调整探头的位置。
4.4.5 设备结构材料
主线圈，充、退磁线圈，转台和测量支架的结构采用磁化率小于5×10－6的材料制造。
4.5 测量仪器和设备
4.5.1 单分量磁强计；
a. 测量范围 ±100,000nT；
b. 准确度 A1×0.02％±1nT，(A1为读数，以下同)；
c. 分辨力 ±1nT。
4.5.2 三分量磁强计：
a. 测量范围 ±100，000nT；
b. 准确度 A1×0.02％±1nT；
c. 分辨力 ±1nT。
4.5.3 特斯拉计：
a. 测量范围 ±10mT；
b. 准确度 A1×0.1％±0.05mT；
c. 分辨力 ±0.05mT。
4.5.4 七位数字电压表、记录仪和计算机。
4.6 其它要求
a. 正常使用的设备每三年应进行一次检测；
b. 设备主要部件维修后，应在使用前进行检测；
c. 试验用仪器应具有二级以上计量部门的检定合格证书，并在有效期内使用。
4.7 试验中断处理
4.7.1 当试验设备、测量仪器或试件出现故障时，应中断试验。
4.7.2 由试验设备或测量仪器引起的试验中断，在故障排除后继续试验前，应按本标准的有关规定调试试验设备和测量仪器，重新进行试验。
4.7.3 由试件出现故障引起的中断，在故障排除后重新进行试验。
4.8 试验文件
4.8.1 试验记录
试验记录应包括以下内容：
a. 试验任务代号、试件名称和工作状态；
b. 试验时间和地点、记录人；
c. 使用的试验设备和测量仪器；
d. 测量参数。
4.8.2 试验报告
试验报告按QJ 1169中4.9条的规定编写。
5 详细要求
本标准规定的试验方法包括以下3种：
a. 方法101 磁矩测量；
b. 方法102 磁场测量；
c. 方法103 退磁试验。
方法101
磁矩测量
1 目的
测量试件的剩磁矩和工作磁矩，评价是否符合设计要求。
2 测量参数
测量参数为剩磁矩和工作磁矩。
3 测量仪器和设备
测量仪器和设备如下：
a. 单分量磁强计；
b. 三分量磁强计；
c. 记录仪、数字电压表和计算机。
4 测量方法分类
4.1 偶极子法
将试件近似看作磁偶极子。此法简单，适用于准确度要求不高的卫星组件的磁矩测量。
4.2 球面作图法
在一定距离处测量包围试件球面上的磁场，反演试件磁矩。此方法准确度高，适用于可倒置的卫星组件的磁矩测量。
4.3 赤道作图法
在一定距离处测量包围试件赤道平面上的磁场，反演试件磁矩。此方法准确度高，操作简便，适用于不可倒置的卫星组件的磁矩测量。
5 试验程序
5.1 试验准备
5.1.1 设备调试
按有关试验要求和设备操作规程调试设备，获得试验需要的零磁场或恒定磁场。
5.1.2 试件检查和安装
按本标准一般要求中4.3条有关规定检查试件并进行安装。
5.1.3 仪器安装及调整
5.1.3.1 磁强计的探头，一般安放在试件的东侧，根据采用的测量方法，按下列要求将探头固定在测量支架上。
5.1.3.1.1 偶极子法：
一台三分量探头设置于试件可偶极化的适当位置处，一般是试件磁场为几十纳特斯拉到几百纳特斯拉位置处。
偶极子法探头布置示意图见图1。
5.1.3.1.2 球面作图法：
一台单分量探头置于试件的最大磁场接近10，000nT位置处。
球面作图法探头布置示意图见图2。

X(北)
Y(东)
Z(下)
图1
1—试件；2—三分量探头；3—转台

X(北)
Y(东)
Z(下)
图2
1—试件；2—单分量探头；3—转台
5.1.3.1.3 赤道作图法：
3(或4)台三分量探头在测量支架上呈一字排列，距试件最近的探头位于试件磁场接近10,000nT位置处，距离试件最远的探头位于磁场接近50nT位置处，中间的探头按间距二等分设置。
赤道作图法探头布置示意图见图3。

X(北)
Y(东)
Z(下)
图3
1—试件；2—三分量探头；3—转台
5.1.3.2 将探头的Y分量对准转台两个转动轴的交点，并调节其呈水平。
5.1.3.3 磁强计预热30min。
5.1.3.4 调节磁强计三个分量，使磁补偿指示为零。
5.1.4 试件固定
将试件固定在转台上，使其中心处于转台两转动轴的交点。
5.2 试验
试验分别在试件非工作和工作状态下进行。
5.2.1 偶极子法
转动试件，如图1所示，确定磁场最强的方向后，试件不动，记录磁强计三个分量的值。
5.2.2 球面作图法
只测量试件的径向磁场分量，一般顺序是：
a. 试件绕垂直轴沿顺时针方向转动，如图2所示，从0°～360°，一般每转10°记录一次测量值；
b. 试件绕水平轴沿顺时针方向转动，如图2所示，每转动30°(为一个测量面)重复a步骤一次直到绕水平轴转动到180°时止。
5.2.3 赤道作图法
试件绕垂直轴沿反时针方向转动，如图3所示，从0°～360°，一般每转10°记录一次磁强计(3台)三个分量的测量值。
6 数据处理
6.1 偶极子法
按下式计算试件磁矩：
(1)
式中：Mx、My、Mz——试件在X、Y、Z方向的磁矩分量，mA.m2；
Bx、By、Bz——试件在X、Y、Z方向的磁感应强度，nT；
r——探头中心到试件中心的距离，cm。
6.2 球面作图法
按下式计算试件磁矩：
(2)
式中：N——测量平面的个数；
A——测量平面上的测量点数；
i——测量平面的序号；
j——测量平面上测量点的序号；
B(i，j)——试件在第i个测量平面上，第j个测量点的磁感应强度，nT；
r——探头中心到试件中心的距离，cm。
6.3 赤道作图法
6.3.1 试件磁矩计算
按下式进行试件磁矩计算：
(3)
式中：A2——试件转动一周的测量点数，取A2＝36；
j——试件转动一周的测量点序号；
r1——第1个探头中心到试件中心的距离，cm；
、 、 ——试件在第j个测量点经第三次偶极化处理的磁感应强度，nT；
Φj——第一个测量点到第j个测量点所转动的角度，(°)。
6.3.2 试件磁感应强度的偶极化处理
6.3.2.1 第一次偶极化磁感应强度按下式计算：
(4)
式中：D——分别为第1、第2和第3个探头的序号，D＝1，2，3；
、 、 ——分别为第D个探头测量的试件在第j个测量点的x、y和z方向的第一次偶极化磁感应强度，nT；
Bx(D，j)、By(D，j)、Bz(D，j)——分别为第D个探头测量的试件在第j个测量点的x、y和z方向磁感应强度，nT。
6.3.2.2 第二次偶极化磁感应强度按下式计算：
(2)
式中：i——分别表示试件磁感应强度的x，y和z方向，i＝1，2，3；
e——分别表示第2和第3个探头，e＝2，3；
re——表示第2或第3个探头中心到试件中心的距离，cm；
——第二次偶极化磁感应强度，nT。
6.3.2.3 第三次偶极化磁感应强度按下式计算：
(6)
式中：Bi(3)——第三次偶极化磁感应强度，nT；
r2、r3——分别表示第2和第3个探头中心到试件中心的距离，cm。
6.4 磁矩测量误差
影响试验测量误差的因素很多，每次试验中出现的最大误差不是固定的，其误差值除与试验设备和试件特性有关外，还与试验操作有关。严格按试验文件规定和试验操作规程进行试验，磁矩测量误差一般可达：
a. 偶极子法为10％；
b. 球面作图法和赤道作图法为4％。
方法102
磁场测量
1 目的
测量试件产生的磁感应强度及其分布，评价是否符合设计要求。
2 测量参数
试件周围的磁感应强度。
3 测量仪器和设备
三分量磁强计、计算机。
4 试验程序
4.1 试验准备
4.1.1 设备调试
按有关试验要求和设备操作规程调试设备，获得试验需要的零磁场或恒定磁场。
4.1.2 试件检查和安装
按本标准一般要求中4.3条的规定检查试件并进行安装。
4.1.3 仪器安装及调整
4.1.3.1 根据试验技术文件要求，将三分量探头固定在测量支架上，按等距离排列，探头布置示意图见图4，磁强计的探头一般放在试件的东侧。
4.1.3.2 将探头的Y分量对准转台两个转动轴的交点，并调节其呈水平。
4.1.3.3 磁强计预热30min。

X(北)
Y(东)
Z(下)
图4
1—试件；2—三分量探头；3—转台
4.1.3.4 调节磁强计三个分量的磁补偿使其指示为零。
4.1.4 试件固定
将试件固定在转台上，使试件中心与转台两个转动轴的交点重合。
4.2 试验
4.2.1 按试验技术文件要求的试件工作状态进行试验。
4.2.2 试件绕垂直轴沿顺时针方向转动，如图4所示，从0°～360°，一般每转动30°记录一次磁感应强度。
4.2.3 试件绕水平轴沿顺时针方向转动，如图4所示，每转动30°(为一个测量面)，重复本方法4.2.2条的步骤一次，直到试件绕水平轴转动到180°时止。
5 数据处理
按试验技术文件要求处理数据或绘图：
a. 根据测量数据绘出试件产生磁感应强度B的分布图。一般有：X—Y平面内的Bx和By磁感应强度分布，X—Z平面内的Bx和Bz磁感应强度分布，Y—Z平面内的By和Bz磁感应强度分布；
b. 给出试验技术文件要求的任意点处的磁感应强度；
c. 给出每个给定距离上的最大磁感应强度。
方法103
退磁试验
1 目的
消除试件由外磁场磁化而增加的磁矩。
2 测量参数
退磁试验的测量参数有：
a. 试件充磁前、后的磁矩；
b. 试件退磁前、后的磁矩。
3 试验设备和仪器
试验设备和仪器如下：
a. 充、退磁线图；
b. 充、退磁电源；
c. 记录仪和特斯拉计。
4 试验程序
4.1 试验准备
4.1.1 设备调试
按有关试验要求和设备操作规程调试设备，获得零磁场。
4.1.2 试件检查和安装
按本标准一般要求中4.3条的规定检查试件并进行安装。
4.2 试验
为了有效地退磁，一般应先进行充磁。
4.2.1 充磁
充磁前、后按方法101测量试件的磁矩。
按试验技术文件要求设置充磁磁场和充磁时间，充磁一般在磁感应强度为1.5mT的直流磁场中进行，充磁时间一般为1～3min。
4.2.2 退磁试验
退磁前、后按方法101测量试件的磁矩。
退磁一般在磁场方向交变，磁感应强度下降的磁场中进行，按试验技术文件要求设置最大退磁场、退磁时间和退磁频率，一般最大退磁场的磁感应强度为3mT，按试件尺寸和材料选择退磁时间，一般为1～10min，退磁频率为0.1～3Hz。退磁一般重复三次。
5 数据处理
退磁试验后进行以下数据处理：
a. 计算试件初始磁矩和充磁后的磁矩之差与初始磁矩的比值；
b. 计算试件初始磁矩和退磁后的磁矩之差与初始磁矩的比值。
附加说明；
本标准由中国航天工业总公司七〇八所提出。