Библиографическое описание:Методы и проблемы калибровки космических магнитометров на анизотропном магниторезистивном эффекте : научное издание / Д. О. Мелентьев, Т. В. Пискажова, Т. В. Донцова. - Текст : непосредственный // Сибирский аэрокосмический журнал. - 2024. - Т. 25, № 4. - С. 508-520. - ISSN 2712-8970, DOI 10.31772/2712-8970-2024-25-4-508-520.
Аннотация:Instruments measuring the Earth's magnetic field are widely used in the space industry. Increasingly, low-orbit spacecraft orientation and stabilization systems include magnetometers manufactured using magnetoresistive technology. This is justified by the low weight, size and consumption of such devices, which makes them ideal for use on small-sized spacecraft. However, the main problem of magnetoresistive magnetometers is the need to estimate possible measurement errors. The influence of errors significantly reduces the accuracy characteristics of the device. In order to solve the problem, researchers propose various methods for evaluating and eliminating the influence of errors on measurements [1-7]. Among the ways to eliminate errors in the readings of the device, constructive solutions are used, such as putting the device at a distance from the spacecraft using a retractable boom, in order to reduce the influence of interference on the device from the device [2]. Such a solution is advisable for large spacecraft, where the presence of a retractable boom will not complicate the design and will not increase energy consumption. For small spacecraft, such a solution is not advisable, for this reason, when discussing small-sized spacecraft magnetometers, much attention is paid to calibration methods, mathematical evaluation and error correction, both in ground and in flight conditions. The objectives of the article include the formation of a general understanding of the causes of distortions in the readings of anisotropic magnetoresistive magnetometers, methods of their mathematical evaluation. A review of methods and equipment for ground calibration is carried out. The characteristics of the calibrated parameters of magnetometers are given and a mathematical model of measurement of the device is proposed, taking into account errors. The basic operations and equipment used in the calibration process are described. The results of the work can be useful in designing workplaces for calibrating magnetometers, as well as in conducting empirical research in the field of magnetometric sensors.
В космической отрасли широко применяются приборы, измеряющие магнитное поле Земли. Всё чаще в состав систем ориентации и стабилизации низкоорбитальных космических аппаратов (КА) входят магнитометры, изготовленные с применением магниторезистивной технологии. Это обоснованно малым весом, размером и энергопотреблением таких приборов, что делает их идеальными для применения на малогабаритных космических аппаратах. Однако основной проблемой магниторезистивных магнитометров является необходимость оценки возможных ошибок измерений. Влияние ошибок значительно снижает точностные характеристики прибора. С целью решения представленной проблемы исследователи предлагают различные методы оценки и исключения влияния ошибок на измерения [1-7]. Среди способов устранения ошибок в показаниях прибора применяются конструктивные решения, такие как вынесение прибора на расстояние от КА при помощи выдвижной штанги, с целью уменьшения влияние помех на прибор от аппарата [2]. Такое решение целесообразно для крупногабаритных КА, где наличие устройства выдвижения магнитометра не усложнит конструкцию и не увеличит энергопотребление. Для малых КА подобное решение не целесообразно. По этой причине при обсуждении магнитометров малогабаритных КА большое внимание уделяется методам калибровки, математической оценке и устранению ошибок как в наземных, так и в лётных условиях. Целью работы является формирование общего представления о причинах искажений в показаниях анизотропных магниторезистивных магнитометров, способах их математической оценки. Проведён обзор методов и оборудования для проведения наземной калибровки. В работе рассмотрены методики наземной калибровки анизотропных магниторезистивных магнитометров, применяемых на низкоорбитальных космических аппаратах в составе системы ориентации и стабилизации. Дана характеристика калибруемым параметрам магнитометров и предложена математическая модель измерений прибора с учётом ошибок. Описаны основные операции и оборудование, применяемые в процессе калибровки. Результаты работы могут быть полезны при проектировании рабочих мест калибровки магнитометров, а также при проведении эмпирических исследований в области магнитометрических датчиков.
Ключевые слова:calibration of a magnetoresistive magnetometer, a mathematical model of magnetometer measurements, methods of calibration of a magnetoresistive magnetometer, калибровка магниторезистивного магнитометра, математическая модель измерений магнитометра, методы калибровки магниторезистивного магнитометра
