磁环境试验

物理学试验名称

在地面可控制的磁环境中检测和分析试件的磁特性。航天器多进行这种试验。航天器上采用的永磁性和感磁性材料会产生磁场，航天器工作时的回路电流也会产生杂散磁场。这些永磁场、感磁场和杂散磁场与空间磁场的相互作用，产生对航天器的干扰力矩，影响航天器的定向和定点精度，降低运行寿命。

简介

对于测量空间磁场分布的航天器，更需要取得航天器本身的磁场数据。采用磁姿态控制系统的航天器还要在模拟运动磁场环境下进行航天器姿态控制系统的试验。通过这些磁环境试验，可获得准确的磁特性数据，验证和改进航天器的磁净化设计。

磁试验设备组成

磁环境试验设备包括三轴线圈系统、充退磁线圈系统、电源系统、磁干扰控制系统、电控测量系统和试验转台等部分。

线圈中通以适当的电流，在线圈系统中心的一定区域内将产生高均匀度、高稳定度的可控磁场(直流稳定场、交流磁场、旋转磁场等)，对这种磁场矢量的大小和方向加以控制，即可在地面模拟零磁环境、任意磁场环境和旋转磁场环境。零磁环境模拟的均匀性受线圈设计、设备的材料和加工装配精度的影响，其稳定度取决于电源系统的稳定度和对地磁波动、工业随机干扰是否采取补偿。通常用饱和式磁强计（磁通门磁强计）、焦利文磁强计、光泵以及核旋式、超导式、磁膜式磁强计等来测量磁场。

磁试验方法

试验方法决定于试验物的大小、磁矩大小、测量精度和试验条件。常用的方法有力矩法和作图法。

力矩法

是用一种测量极弱力矩的仪器──力矩计，先测出航天器的干扰力矩，然后根据线圈系统提供的已知磁场数据算出航天器的剩磁矩。力矩法多用于小型试验物的磁矩测定

作图法

是一种间接测量法，分球面作图法和赤道作图法两种。作图法在航天器的磁矩测定中使用较多。如果精度要求不高，也可在寂静的地磁场中测定航天器的磁特性。

1.球面作图法是在零磁环境下测量包围航天器的某个球面上的若干径向磁场分量，用球谐分析理论求出航天器的剩磁矩。

2.赤道作图法是测量航天器赤道平面内不同位置处的 3个方向的磁场分量，或者测量垂直于赤道平面轴上与中心对称的两点的诸磁场分量，用傅里叶分析和最小二乘法求出航天器的剩磁矩。

磁环境试验流程

简述

预定工作参数：包括待测频段、频率间隔以及调制方式。

测试标准：参考相关国标文件及GB/T14431-93《无线电业务要求的信号/干扰保护比和最小可用场强》得相关信号强度值。

计算公式：最大允许干扰场强 = 最低信号场强（dB） - 对干扰的保护率

测试仪器标准：参考GB6113-85《电磁干扰测量仪》，标明使用仪器的主要指标（场强测量误差：±3dB，输入阻抗：50欧姆）。

测试点的地理参数：包括台址的经度（东经）、纬度（北纬）以及海拔高度。

测试系统：

1、测试系统所需仪表：如接收机、天线、馈线

2、根据仪表的测试范围进行相应的参数设置，同时记录系数，以待计算使用。（三）场强计算：

公式：场强 E = Vi + K + Lc

参数含义： Vi是接收机射频输入口端电压， K是天线系数，Lc是电缆损耗（四）测试结果分析：检测到的频点的占用度情况，以（%）记录，并给出相应频段范围内的三维瀑布图。

结论：即经过实地核实数据之后，给出电磁环境的评价。该预选站址，电磁环境都较好。每个频段都有满足国标GB6346-86《航空无线电导航台电磁环境要求》和GB/T14431-93《无线电业务要求的信号/干扰保护比和最小可用场强》要求的频段，适合建盲降系统。但是在指配频率时，应避开已占用的频率

电磁环境兼容测试的流程

要测试一个地方的电磁环境，必须了解该地方预设站址的目的。电磁环境的测试：流程如下：

（一）测试前的数据准备工作：

1、预定工作参数：包括待测频段、频率间隔以及调制方式。待测频段：是指设站涉及到的频段。根据具体任务设置。频率间隔：按照具体的业务规定确定。

调制方式：按载波的形式分为连续波调制和脉冲调制（模拟脉冲调制和数字式脉冲调制）

2、测试标准：参考相关国标文件及业务要求，计算出相关信号的强度值。如： A、国标GB6346-86《航空无线电导航台电磁环境要求》

航空无线电导航是一个各种地面和机载无线电导航设备，向飞机提供准确、可靠的方位、距离和位置信息。来自非航空导航业务的各类无线电设备，高压输电线，电气化铁路（用电力机车作为牵引动力的铁路），对工业、科学和医疗设备等引起的有源干扰和导航台站周围地形地物的反射或再辐射，可能会对导航信息造成有害影响。为使航空无线电导航台站与周围电磁环境合理兼容，保证飞行安全，特制定的本标准。

3、国标GB/T14431-93《无线电业务要求的信号/干扰保护比和最小可用场强》规定了1400MHZ以下地面无线电业务的信号/干扰射频保护比和最小可用场强。 3、测量仪器标准：参考仪器的相关文件，如测量信号场强和干扰场强所用的仪器应符合国标GB6113-85《电磁干扰测量仪》的要求，然后要标明使用仪器的主要指标要求（场强测量误差：±3dB，输入阻抗：50欧姆）。依据测试标准将测定的参数带入公式计算，得出在待测区域内各种电磁发射设备（比如各种导航台站和航空移动业务地面电台）对在覆盖区内的工科医设备干扰、调频广播干扰和其他各种有源干扰的最大允许场强。计算公式：最大允许干扰场强 = 最低信号场强 - 对干扰的防护率

4、测试点的地理参数：

包括预设台址的经度、纬度以及海拔高度。

（二）测量仪器及场强计算：

1、测试系统所需仪表：如接收机、天线、馈线

注：接收机和天线的型号有多种。天线有R&S HE309全向天线和R&S HL023A对数周期天线等，接收机有R&S ESVN40接收机和R7ESMB接收机等它们的特性不一样。可根据需要配套组装成MMS车载监测系统或TMS搬移式监测系统等等

2、信号场强和干扰场强的测量是否均在地面进行。

3、根据仪表的测试范围进行相应的参数设置，同时记录系数，以待计算使用。 4、场强计算（？）

各种干扰源的干扰场强的测量，应按照有关国家标准所规定方法进行。如：对于测量超短波的监测系统，有：

（1）公式：场强 E = Vi + K ，参数含义：E(dBv/m):折算到天线口面的电场强度 K（dB/m）：标准测试天线系数（固定值） Vi（dBv）是折算到天线口面的电平值 Vi=P-Gr+Lc

c+97 其中：P（dBm）：频谱仪读数

Gr（dBi）:测试天线增益（固定值） Lc

c是测试电缆损耗(dB)

（2）公式：场强 E = Vi + K + Lc

参数含义： Vi是接收机射频输入口端电压， K是天线系数，Lc是电缆损耗

（三）测量条件和步骤

1．天线架设

不同的测试系统天线的架设不一样如：极化方式不同（垂直极化和水平极化）天线中心距地面的高度不同等等比如：MMS车载监测系统的R&S HE309全向天线的架设靠近待建台的位置，采用垂直极化方式，天线中心距地面约6米；而TMS搬移式监测系统的R&S HL023A对数周期天线，天线中心距地面约1.8米，采用水平极化方式，仰角0度，天线可以水平360度旋转。

2、中频带宽、扫描步长（或分辨带宽）与检波方式的设置

检波方式有平均值检波、峰值检波和准峰值检波，测量幅度调制和频率调制的连续波信号场强或干扰场强，应采用平均值检波；测量脉冲调制的信号场强或干扰场强，应采用准峰值检波或峰值检波。

3、测试时间安排及气候条件

进行相应的纪录。

4、测量数据的处理

将保存的相应测量数据，通过软件对测试数据进行分析统计，得出频率占用度。

注：频道（率）占用度：使用监测接收机或频谱分析仪对特定的信道进行测量，信号大于某一门限电平值的时间与总测量时间的百分比。

（四）测试结果分析

列出每个频率范围内，各频率的占用情况，以（%）记录。

（五）结论：

即经过实地测试和理论的分析和计算，给出电磁环境的评价。判断每个频段是否符合国标要求和相关需要，在指配频率时，应避开已占用的频率，最后得出结论是否适合设置站。

对电磁环境评价的结论有：较好一般较差很差等等