磁场传感器(磁力计)是一种测量磁场大小、方向或相对变化的装置。最早的磁场传感器是指南针,用来确定地球磁场的方向 [1]–[4]。可以说,第一台磁力计是由卡尔·弗里德里希·高斯于 1833 年发明的,用于测量绝对磁强度 [3]–[7]。它由一个由金纤维水平悬挂的永久条形磁铁组成。高斯用它来测定地球磁场的强度。他们与威廉·爱德华·韦伯一起继续开发磁力计,并对其进行了进一步改进,直到 19 世纪 40 年代末。除了高斯和韦伯之外,其他几位科学家在 19 世纪也开发了新型磁场传感器。然而,20 世纪初,磁力仪技术发生了根本性变化,当时人们开始利用通过某些线圈结构的电流来确定局部磁场的特性 [3]–[14]。这种新方法使得开发更精确的磁场传感器成为可能,同时大大缩短了测量时间。20 世纪中叶以来,材料科学的进步带来了非常精确的微型磁力仪,如今,这种磁力仪被认为是多个系统的关键组件 [8]–[12], [15]。
磁场传感器(磁力计)是一种测量磁场强度、方向或相对变化的设备。最早的磁场传感器是指南针,用于确定地球磁场的方向 [1]–[4]。可以说,第一台磁力计是由卡尔·弗里德里希·高斯于 1833 年发明的,用于测量绝对磁强度 [3]–[7]。它由一根金纤维水平悬挂的永久条形磁铁组成。高斯用它来测定地球磁场的强度。他们与威廉·爱德华·韦伯一起继续开发磁力计,并进一步改进它,直到 19 世纪 40 年代末。除了高斯和韦伯,19 世纪还有其他几位科学家开发了新型磁场传感器。然而,磁力仪技术在 20 世纪初发生了根本性变化,当时通过某些线圈结构的电流被用于确定局部磁场的性质 [3]–[14]。这种新方法使得开发更精确的磁场传感器成为可能,同时显著缩短了测量时间。从 20 世纪中叶开始,材料科学的进步带来了非常精确的微型磁力仪,如今,磁力仪被认为是多个系统的关键组件 [8]–[12]、[15]。
无人机现在可用于执行机载地球物理勘测。绘制地球磁场的空间变化图,用于各种有用的应用。探索矿产潜力,以高分辨率绘制未爆炸弹药和考古图。• 无人机磁测和梯度勘测可以在过于危险、过于偏远或过于昂贵的地区进行,而这些地区无法使用载人飞机进行同等的地面或机载勘测。• 无人机磁测可以在地形和安全标准禁止载人飞机以最佳地形间隙获取数据的环境中提供高质量数据。
值。陀螺仪在整合过程中执行明显的漂移成分。另一方面,在室内环境中,GPS的工作不足,这成为室内应用的问题。环境问题,例如电离层的延迟,因为时间的距离和延迟导致结果的准确性较低[9]。因此,磁力计是一种必不可少的传感器,可以通过测量人体坐标中地球磁场矢量的强度来带来真实的标题值。但是,铁失真通常会干扰磁力计的性能。磁化材料或外部磁铁的硬铁将磁球移开远离原始中心坐标。来自金属材料(例如镍电池)的软铁变形
•高度:从约85公里(53英里)开始,延伸至地球表面上方约600公里(373英里)。•温度:随着高度的高度急剧增加,由于吸收高能太阳辐射,可能会上升至2,500°C(4,500°F)或更多。尽管高温,由于空气密度低,热层不会对人类感到热。•特征:包含电离层,一个具有高浓度离子和游离电子的区域。通过反射回到地球的无线电波,该层在无线电通信中起着至关重要的作用。•意义:影响太空天气和卫星操作,对于北部和南部的光线(Auroras)很重要,这是由于太阳风与地球磁场之间的相互作用而发生的。
TEPCE 是一颗 3U 立方体卫星,旨在探索使用电动力推进航天器的可行性。推进力是通过沿着连接两个航天器末端质量的长线(称为系绳)传导电流产生的。当航天器沿其轨道移动时,地球磁场会在磁场和系绳中的电子之间产生洛伦兹力,从而为航天器提供推力。它不需要化学或其他传统燃料源。TEPCE 是首批自给式电动力推进航天器之一。TEPCE 于 2019 年 6 月 25 日搭载 SpaceX Falcon Heavy 火箭发射。这是一艘成功的航天器,展示了可使航天器利用电动力学原理进行机动的机械和电气系统。
航空航天环境是 RSESS 重点领域的核心课程,旨在向您介绍近地空间环境及其对航天器、通信系统、宇航员等的影响。从事空间技术或应用的航空航天工程师需要对环境有广泛的了解,以便适当地设计他们的航天器。但更一般地说,任何对太空充满热情的人都会对了解太空环境的不同区域、它们如何相互耦合和影响以及它们如何影响我们的日常生活感兴趣。我们将“近地”空间环境定义为受太阳影响的环绕地球的空间区域,也是我们大多数卫星运行的地方。因此,本课程重点介绍环绕地球的空间环境——不要指望了解太阳系、星系、行星际空间等。但是,我们将研究其他行星周围的环境,以便与地球进行比较,例如“近木星”空间环境。近地空间环境从地球表面一直延伸到弓形激波,弓形激波是磁层的外边界。在这个环境中,有不同的重叠区域:由中性分子和原子组成的大气层;电离层,大气中的气体被电离;等离子层,气体完全电离并被困在地球磁场中;以及辐射带,其中包含高能电子和质子。这些区域受到地球磁场的影响,而该磁场占主导地位的区域称为磁层。磁层内有不同种类的粒子、不同的电流以及各种复杂的等离子体和电磁波。此外,环境中还包含我们太阳系中的尘埃和流星体,以及我们直接负责的航天器和轨道碎片。在本课程中,我们将了解每个区域、它们存在的原因以及它们对航天器、宇航员和社会各个方面产生的积极和消极影响。它们对航天器和宇航员有电和辐射影响;对 GPS 和其他航天器的通信信号有影响;磁场扰动对地面有影响;尘埃和流星体对航天器有影响;等等。本课程分为多个模块,涵盖太空环境的每个区域,每个模块大约持续两周。在每个模块中,将阅读指定
摘要 在 21 世纪,磁测量被广泛应用于许多不同的应用领域。在本文中,我们介绍了磁测量在军用飞机头盔提示系统 (HMCS) 中的实际应用。我们从研究问题和提出的解决方案(想法)开始。接下来,描述头盔系统运行的理论基础。在此,我们包括地球磁场的特性及其建模(WMM 2015、IGRF 12、EMM2017),以及在平面线圈、亥姆霍兹线圈和反亥姆霍兹线圈中产生的磁场分布理论。在后面的详细部分,我们描述了 HMCS 应用的计量方面以及测试中使用的不同磁力仪的特性,以及示例测试结果。最后,我们描述了正在进行的研究,而在总结中,我们介绍了在 HMCS 系统中航空电子实现磁现象的进一步研究可能性和潜在研究方向。
罗盘传感器通过检测地球磁场来确定车辆的方向。一个励磁线圈和两个垂直的传感线圈缠绕在环形磁芯磁铁的中心。当交流电压施加到励磁线圈时,磁中心的磁通量会发生变化,并通过传感线圈中的电磁感应产生电压。当没有外部磁场时,磁通量变化会产生对称波形。当外部磁场 H 以直角施加到输出线圈 Vx 时,它会叠加在磁化电流产生的磁场上,磁通量会发生变化变得不对称(见图 7)。输出电压与差值的变化率成比例。当外部磁场 H 以一定角度 φ 施加时,可以感测输出电压 Vx 和 Vy,并使用如下所示的关系计算车辆方向:
摘要 在 21 世纪,磁测量被广泛应用于许多不同的应用中。在本文中,我们介绍了磁测量在军用飞机头盔提示系统 (HMCS) 中的实际应用。我们从研究问题和提出的解决方案(想法)开始。接下来,描述头盔系统运行的理论基础。在此,我们包括地球磁场的特性及其建模(WMM 2015、IGRF 12、EMM2017),以及在平面线圈、亥姆霍兹线圈和反亥姆霍兹线圈中产生的磁场分布理论。在后面的详细部分,我们描述了 HMCS 应用的计量方面以及测试中使用的不同磁力仪的特性,以及示例测试结果。最后,我们描述了正在进行的研究,而在总结中,我们介绍了在 HMCS 系统中航空电子实现磁现象的进一步研究可能性和潜在研究方向。