本发明涉及一种低频磁波动分析仪传感器,正六面体相对面上对应开有三对螺纹孔;波传感器天线为分别穿设于三对螺纹孔中形成相互正交的三个线圈套管中的线轴总成件;线轴总成件与线圈套管同轴布置;其特征在于,每根线圈套管上设有两道限位环,两限位环是两个直径不同的圆环,分别位于线圈套管两道安装螺纹的两外侧,对应地,正六面体的一对螺纹孔内分别设有两个直径不同的限位环,使三个线圈套管形成相互垂直结构;绝热膜外罩由六块套管绝热膜和六片正方形绝热膜缝制而成,分别包敷在线圈套管和正六面体的外表面;套管绝热膜由包覆在套管端帽上的圆盘形膜块和包覆在套管本体外卷成的筒形膜块缝制而成;每块正方形膜块对应于螺纹孔设有孔洞。
1.一种低频磁波动分析仪传感器,包括:中空的正六面体(11)、波传感器天线和绝热膜外罩(8);所述的正六面体(11)的相对面上对应开有三对螺纹孔(30);所述的波传感器天线为分别穿设于三对螺纹孔(30)中形成相互正交的三个线圈套管(13)及其中的线轴总成件(3);所述的线轴总成件(3)与所述的线圈套管(13)同轴布置;其特征在于,所述的每一根线圈套管(13)上设有两道限位环(39),该两道限位环(39)是两个直径不同的圆环,分别位于线圈套管(13)上两道安装螺纹(24)的两外侧,对应地,所述的正六面体(11)的一对螺纹孔(30)内分别设有两个直径不同的限位环,用于使三个线圈套管(13)形成相互垂直正交结构;所述的绝热膜外罩(8)由六块套管绝热膜和六片正方形正六面体绝热膜缝制而成,分别包敷在线圈套管(13)和正六面体(11)的外表面;所述的套管绝热膜由包覆在套管端帽(22)上的圆盘形膜块(6)和包覆在套管本体外卷成的筒形膜块(28)缝制而成;所述的每块正方形膜块(10)对应于螺纹孔(30)设有孔洞。
2.根据权利要求1所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的低频磁波动分析仪传感器还包括:带有盘形底座(19)的支架(7);所述的支架(7)沿正六面体(11)的对角线设置于正六面体(11)的一个顶角端。
3.根据权利要求1或2所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的正六面体(11)的每个面上均开设有梯形断面的通孔(21)。
4.根据权利要求1或2所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的线轴总成件(3)包括:由内而外同轴布置的磁芯(2)、线轴(1)、探测线圈(35)和线圈保护层(5),其中,所述的线轴(1)包括:线轴中段(38)和位于两端的管段(29),所述的探测线圈(35)和线圈保护层(5)套设于线轴中段(38)上,所述的线轴中段(38)的两端处分别设有线轴挡片(37),所述的磁芯(2)长度与所述的线轴(1)长度相等。
5.根据权利要求4所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的线轴中段(38)的长度小于线轴全长的95%。
6.根据权利要求1或2所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的线圈套管(13)包括:线圈套管中段(31)和位于两端的圆锥段(26);所述的圆锥段(26)的外端设有套管端帽(22)。
7.根据权利要求6所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的套管端帽(22),用于通过圆锥段(26)外端的端部螺纹(23)固定线轴总成件(3)在所述的套管本体(33)中。
8.根据权利要求1或2所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的低频磁波动分析仪传感器还包括固定片(17);所述的固定片(17),用于将线圈套管(13)和正六面体支架(11)固定在一起。
9.根据权利要求8所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述的限位环(39)的母线长度为2.0mm~3.5mm;所述的位于固定片(17)和安装螺纹(24)之间的限位环(39)的直径比安装螺纹(24)处的套管直径大0mm~1.0mm;所述的位于安装螺纹(24)和圆锥段(26)之间的另一个限位环(39)的直径比安装螺纹(24)处的套管直径小0mm~1.5mm。
10.根据权利要求1或2所述的低频磁波动分析仪传感器,其特征在于,所述磁芯(2)是多层坡莫合金带迭合成直棒形的磁芯。技术领域
本发明涉及传感器,特别涉及一种低频磁波动分析仪传感器。
背景技术
由于星载磁波动分析仪具备较高灵敏度,其传感器天线需要远离干扰源特别是卫星星体的设备干扰,因此星上传感器通常安装在垂直伸出卫星主体表面之外的一根约3米以上长伸杆的顶端,伸杆的长度L与直径D之比通常大于50。测量矢量波的传感器天线由三个相互正交的螺线管线轴构成,波传感器天线不仅有测量带宽、信噪比、分辨率及测量精度等要求,螺线管间还有电气参数相互匹配和结构安装精度等要求,以及传感器结构强度等,因为在火箭起飞的振动会加倍放大到天线--伸杆系统上,特别在系统共振频率处有超过40g的加速度和加倍放大的振动幅度。这样的加速度和振幅会损坏传感器天线结构和表面热绝缘膜等部件。
发明内容
本发明的目的在于,为解决上述问题,提供一种不仅能在低温、真空、抗静电、强辐射或照射等恶劣的空间环境中长期稳定地工作,也能承受诸如卫星发射时的受到振动加速度达40g强烈震动的星低频磁波动分析仪传感器。为实现上述发明目的,提出一种低频磁波动分析仪传感器,包括:中空的正六面体11、波传感器天线和绝热膜外罩8;所述的正六面体11的相对面上对应开有三对螺纹孔30;所述的波传感器天线为分别穿设于三对螺纹孔30中形成相互正交的三个线圈套管13及其中的线轴总成件3;所述的线轴总成件3与所述的线圈套管13同轴布置;其特征在于,所述的每一根线圈套管13上设有两道限位环39,该两道限位环39是两个直径不同的圆环,分别位于线圈套管13上两道安装螺纹24的两外侧,对应地,所述的正六面体11的一对螺纹孔30内分别设有两个直径不同的限位环,用于使三个线圈套管13形成相互垂直正交结构;所述的绝热膜外罩8由六块套管绝热膜和六片正方形正六面体绝热膜缝制而成,分别包敷在线圈套管13和正六面体11的外表面;所述的套管绝热膜由包覆在套管端帽22上的圆盘形膜块6和包覆在套管本体外卷成的筒形膜块28缝制而成;所述的每块正方形膜块10对应于螺纹孔30设有孔洞。所述的低频磁波动分析仪传感器还包括:带有盘形底座19的支架7;所述的支架7沿正六面体11的对角线设置于正六面体11的一个顶角端。所述的正六面体11的每个面上均开设有梯形断面的通孔21。所述的线轴总成件3包括:由内而外同轴布置的磁芯2、线轴1、探测线圈35和线圈保护层5,其中,所述的线轴1包括:线轴中段38和位于两端的管段29,所述的探测线圈35和线圈保护层5套设于线轴中段38上,所述的线轴中段38的两端处分别设有线轴挡片37,所述的磁芯2长度与所述的线轴1长度相等。所述的线轴中段38的长度小于线轴全长的95%。所述的线圈套管13包括:线圈套管中段31和位于两端的圆锥段26;所述的圆锥段26的外端设有套管端帽22。所述的套管端帽22,用于通过圆锥段26外端的端部螺纹23固定线轴总成件3在所述的套管本体33中。所述的低频磁波动分析仪传感器还包括固定片17;所述的固定片17,用于将线圈套管13和正六面体支架11固定在一起。所述的限位环39的母线长度为2.0mm~3.5mm;所述的位于固定片17和安装螺纹24之间的限位环39的直径比安装螺纹24处的套管直径大0mm~1.0mm;所述的位于安装螺纹24和圆锥段26之间的另一个限位环39的直径比安装螺纹24处的套管直径小0mm~1.5mm。所述磁芯2是多层坡莫合金带迭合成直棒形的磁芯。本发明的优点在于,本发明的传感器结构合理,结构整体性好,主要部件整体机加工成形,加工精度高误差小;各部件及整体结构强度高,可承受恶劣的发射振动过程;传感器线圈总成件机械结构合理,安装精度尺寸受振动影响小;薄壁六面体框架型结构有效地降低带电粒子沉积,避免形成高压放电的负面影响;包覆绝热膜外罩的传感器适合极端变化的空间环境,被动温控效果好,罩内温度稳定,温度-时间变化平缓。
附图说明
图1是本发明的低频磁波动分析仪传感器的示意图;图2是本发明的低频磁波动分析仪传感器的线轴、磁芯和探测线圈的示意图;图3是本发明的低频磁波动分析仪传感器的线圈套管的示意图。附图标识:1、线轴xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa02、磁芯xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa03、线轴总成件xa0xa0xa0xa0xa04、通孔5、线圈保护层xa0xa0xa0xa06、圆盘形膜块xa0xa0xa0xa0xa07、支架xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa08、绝热屏蔽罩9、支架通孔xa0xa0xa0xa0xa0xa010、正方形膜块xa0xa0xa0xa011、正六面体xa0xa0xa0xa0xa0xa012、固定架13、线圈套管xa0xa0xa0xa0xa014、固定孔xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa015、安装底面xa0xa0xa0xa0xa0xa016、安装面17、固定片xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa018、接地桩螺栓xa0xa0xa0xa019、盘形底座xa0xa0xa0xa0xa0xa020、绝热膜缝合边缘21、通孔xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa022、套管端帽xa0xa0xa0xa0xa0xa023、端部螺纹xa0xa0xa0xa0xa0xa024、安装螺纹25、线圈套管内孔xa026、圆锥段xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa027、安装孔xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa028、筒形膜块29、管段xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa030、螺纹孔xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa031、线圈套管中段xa0xa032、棱边33、套管本体xa0xa0xa0xa0xa034、膜块缝合边缘xa0xa035、探测线圈xa0xa0xa0xa0xa0xa036、端帽孔37、线轴挡片xa0xa0xa0xa0xa038、线轴中段xa0xa0xa0xa0xa0xa039、限位环xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa040、支架杆
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。本发明提供了星载磁波动分析仪采用的一种低频磁波动分析仪传感器,包括:固定架12、磁芯2、线轴1、探测线圈35、线圈套管13、绝热屏蔽罩8和绝热罩接地线;所述固定架12由中空的正六面体11和带有盘形底座19的支架7组成,正六面体11的三对相对平面上各开有三对相互正交的螺纹孔30,所述磁芯2由多层坡莫合金带迭合成直棒形装入线轴1孔内,所述的线轴1是分为三段的中空管,线轴中段38的两端设有线轴挡片37,外表面环绕有由漆包线绕制的螺线管式的探测线圈35,探测线圈由感应线圈和反馈线圈两部分构成,线轴两端是同轴的中空型管段29部分,其内、外径与线轴中段相同,线轴与磁芯同长,带有磁芯并绕制好探测线圈及线圈保护层5的线轴总成件3再插到套管本体33中,并由套管端帽22与套管本体端部的安装螺纹24封装,其中,套管本体33与线轴长度相同;套管端帽22带有穿过线轴引线的端帽孔36,套管本体33在正六面体11之外的露出部分是外径向端部变细的圆锥段26,线圈套管13整体再旋入并紧固在正六面壳体11上的螺纹孔30中,并用销钉将线圈套管固定片17与正六面体11对平面上的同心通孔锁定;固定架12底部的支架7由正六面壳体一个顶角端伸出,支架7与中空的正六面体11成一体结构,支架底部设有盘形底座19,盘形底座上设有安装孔;所述的绝热膜外罩8包敷在线圈套管13和正六面壳体的外面,绝热膜外罩由多块裁剪成不同几何形状的绝热膜块缝制成一体构成,每块绝热膜块均由多层专用绝热膜片与专用隔网相互迭合而成,再用宽度约25毫米的绝缘胶带对称地环绕压紧的绝热膜块边缘并包裹一圈,最后用绝缘线缝制时在组成绝热膜外罩的每块绝热膜块之间再沿接缝夹上电绝缘胶带使绝热膜块相互之间均为千伏量级的电绝缘状态,绝热膜块最外层是导电膜片,对于由正六面壳体伸出的线圈套管部分是由一块盖在线圈套管端部的圆盘形膜块6和一块卷成筒形膜块28沿相互重叠的绝热膜缝合边缘20缝制一体组合成外套管绝热膜部分,正六面壳体11的每个表面则由一块带有可让线圈套管穿过的圆孔洞的正方形膜块10覆盖,该正方形膜块10再与对应位置的外套管绝热膜部分缝制成一体的1/6绝热罩部件,最后再将对应正六面壳体--线圈套管的6个1/6绝热罩部件缝制成一个整体并完全包裹住除支架及接地桩螺栓18之外的整个传感器结构;此外,在每片多层绝热膜块的内表面上均铆接有一根与绝热膜最外层的导电膜片作电连接的绝热罩接地线,相邻绝热膜块的绝热罩接地线相连接,末端的接地线连接到波传感器专用接地桩螺栓18上,但需使绝热罩接地线的连接路线即对应的系列电连接绝热膜块组构成开放型的电回路。上述技术方案中,磁芯2是由相同厚度及一定宽度尺寸的多层坡莫合金片条迭压形成具有矩形断面的棒形体,并在成型模内压紧处理成直棒形。上述技术方案中,线圈套管13包括:套管本体33和一个套管端帽22,其中套管端帽22通过套管本体33的端部螺纹23连接,线圈套管13用销钉通过固定片17与正六面体11固定在一起,套管本体有同轴的圆柱形的线圈套管内孔25,线圈套管内孔的尺寸与线轴挡片37外径配合,安装螺纹与正六面体11上的螺纹孔30相配合,固定片17成偏心圆形并位于套管本体封闭一端紧邻限位环39外侧。线轴中段的长度不大于线轴全长的95%。上述技术方案中,固定片17设有固定孔14,通过销钉与安装面16上开设并对应于固定孔14的锁定通孔实现线圈套管13与正六面体11间的锁定。上述技术方案中,带有盘形底座19的支架7和接地桩螺栓18均伸出绝热屏蔽罩8之外。上述技术方案中,固定架12的支架7部分由正六面壳体11的一个顶角端伸出,并处在与另一个对称顶角的连线上,与盘形底座19连接的支架杆40部分有支架通孔9,支架底部的盘形底座上设有安装孔27。上述技术方案中,感应线圈和反馈线圈四根引线由线轴一端及经端帽孔36引出。所述两道限位环39是两个直径不同的圆环面,分别位于安装螺纹24的两侧,紧邻固定片17的限位环直径比安装螺纹大0.0mm~1.0mm,另一个比安装螺纹小0.0mm~1.5mm,限位环39宽度有2.0mm~3.5mm,与之对应的内孔限位环有相同的大小尺寸。低频磁波动分析仪传感器主要由九种部件组成,它们是:线轴1、磁芯2、探测线圈35、线圈套管13、固定线圈套管的固定架12、绝热屏蔽罩8和绝热罩接地线。图1为本发明的低频磁波动分析仪传感器的三维视图,如图1所示。线轴1、线圈套管13和固定架12均由工程塑料制成,代表三个波分量的三组螺线管形探测线圈35密绕在长径比为30∶1的线轴1上,探测线圈35包括感应线圈和反馈线圈,线轴1总长度210毫米,与线轴1长度相同的坡莫合金磁芯2全部插入线轴1的孔内,再将绕制好线圈接好引线并在线圈外包裹厚度约1毫米的绝缘材料制成的线圈保护层5最后将线轴总成件3插入并封装到套管本体33内,同时将感应线圈和反馈线圈的四根引线由套管端帽22上的端帽孔36引出,端帽孔36直径3毫米。三根套管均靠其中间段的安装螺纹24拧进正六面体11上的三对相互正交的螺纹孔30中,并由两侧的限位环39及螺纹孔30内对应位置和尺寸的限位环来强制对正位置,安装到位的套管本体靠限位环39和螺纹孔30内对应的限位环可达0.01毫米量级的配合间隙和小于0.1度的同轴度,正六面体11的尺寸是72毫米×72毫米×72毫米,安装螺纹24与螺纹孔30均为M25×1毫米,并由直径5毫米的销钉穿过固定片17上的固定孔14和正六面体11上对应的孔将套管本体33锁定。套管间的相互垂直间距为39毫米。三根套管的对称中心位于正六面体11的安装底面15中心垂直向上约78毫米处。正六面体11的一个顶角伸出的支架7的盘形底座19有3个安装孔27,支架7长48毫米,盘形底座19直径62毫米。圆锥段26锥度约2度。本发明的低频磁波动分析仪传感器的线轴1、磁芯2和探测线圈35的三维视图,如图2所示。线轴1的内孔直径9毫米,外径12毫米,其绕线段长190毫米,螺线管线圈由直径0.12毫米的漆包线绕制,感应线圈18500匝,反馈线圈750匝。套管本体33内径14.1毫米、深210毫米,套管本体33底部通孔4孔径3毫米。本发明的低频磁波动分析仪传感器的线圈套管13的三维视图,如图3所示。套管本体33外径和长度分别为Φ19毫米~Φ22毫米和213毫米。套管本体33的外径分为3段,长约70毫米的线圈套管中间段31的直径21毫米,中间段两侧的安装螺纹24有10毫米长规格是M24×0.75毫米,套管本体33两侧均有长约70毫米的圆锥段26,圆锥段26外径从22毫米降到中间段端部的19毫米,端部螺纹23长5毫米、规格是M22×0.5毫米;套管端帽22的内螺纹、外径、长度和内螺纹孔深分别为M22×0.75、22毫米、8毫米和5毫米。固定片17尺寸直径40毫米、厚度2.5毫米,固定孔14孔径5毫米。螺纹孔30的尺寸是M24×0.75毫米,螺纹孔30边缘宽度不小于7毫米,通过距螺纹孔30壁边缘约8毫米的固定孔14锁定。绝热屏蔽外罩8按传感器的轮廓与尺度由6个1/6绝热罩部件缝合成一个整体结构,具有不对称的六个锥型体绝热罩部件构成的凸出部分使绝热罩整体的最大尺度达225毫米。最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。