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Nueva Infraestructura de Ensayos del Laboratorio de Magnetismo Espacial del INTA
1. Presentación del Laboratorio de Magnetismo Espacial
2. Resumen y estado del arte en caracterización de la
firma magnética
3. Nueva infraestructura para la caracterización de la
firma magnética en sistemas espaciales
4. Ejemplos de ensayos
5. Conclusiones
Sergio Fernández Romero, Javier de Frutos Hernansanz, Eduardo de Diego Custodio, Ruy Sanz González, Miguel Ángel Rivero Rodríguez y
Marina Díaz Michelena
1. Space Magnetism Laboratory
MAGNETOMETERS FOR
SPACE APPLICATIONSMAGNETOMETRIC DEVICES FOR SPACE
AND PLANETARY EXPLORATION
MAGNETOMETERS FOR
SPACE APPLICATIONSMAGNETOMETIC CLEANLINESS
TESTING
MAGNETOMETERS FOR
SPACE APPLICATIONSPLANETARY MAGNETISM
MAGNETIC SURVEYS / MINERALOGY
1. Space Magnetism Laboratory - Magnetometric devices 1/2
1. Space Magnetism Laboratory - Magnetometric devices 2/2
Earth orbit
Mars lander - MetNet
2000 2005 2010 2015 2020 2025
2030
Exomars
2020
DePhine
1. Space Magnetism Laboratory Magnetic Surveys 1/2
HEIGHT
1. Space Magnetism Laboratory Magnetic Surveys 1/2
HEIGHT
Diseño, fabricación y Demostración
de un nuevo sistema de medidaHeading
(2xGPS) Magnetometers (x3)
Boom (> 2m)
Batteries
and
Control
PC
Inertial System
1. Space Magnetism Laboratory Magnetic Surveys 2/2
Estudio del Estado del Arte en
Magnetometría con Drones:
• Selección de Dron tipo
multirrotor
• Selección de magnetómetro
tipo Fluxgate
2. Caracterización de la firma magnética 1/8
2. Caracterización de la firma magnética 2/8
• Campo magnético radiado
• Momento magnético equivalente
Campo magnético producido por el equipo como
consecuencia de su imanación
Momento magnético equivalente como
consecuencia de su imanación
2. Caracterización de la firma magnética 3/8
4.2.5 Spacecraft DC magnetic emission
5.3.6 Spacecraft DC magnetic field emission (verified by analysis + test)
5.4.5 DC Magnetic field emission, magnetic moment (test procedure)
4.2.5.1 Spacecraft with susceptible
payload
4.2.5.2 Attitude Control System
ECSS-E-ST-20-07C Rev 1 (2012)
Electromagnetic Compatibility
2. Caracterización de la firma magnética 4/8
ECSS-E-ST-20-07C
5.4.5 DC Magnetic field emission, magnetic moment
5.4.5.2 Set-Up
a. The EUT in 0 field
b. Assignation of axes and sign
c. Installation of magnetic field sensor
successively on the 6 semi‐axes (at least 2
times r1 and r2 (ri > 3*L) or rotating EUT)
𝐵(+𝑥)
𝐵(−𝑥)
𝐵(+𝑦)
𝐵(−𝑦)
𝐵(+𝑧)
𝐵(−𝑧)
2. Caracterización de la firma magnética 5/8
ECSS-E-ST-20-07C
5.4.5 DC Magnetic field emission, magnetic moment
5.4.5.3 Test sequence
1. EUT off
2. Measurement deperm (Figure)
3. Measurement perm (300µT) on
each axis
4. EUT on
5. Final deperm (repeat step 2)Smooth deperm procedure
2. Caracterización de la firma magnética 6/8
ECSS-E-ST-20-07C
5.4.5 DC Magnetic field emission, magnetic moment
5.4.5.4 Data presentation
La norma exige medir al menos 2 veces (r1
y r2). Nosotros medimos con 7 sensores
simultáneamente (máximo 10) para
conseguir mejor ajuste del modelo.
2. Caracterización de la firma magnética 7/8
2. Caracterización de la firma magnética 8/8
PROBLEMAS:
• ECSS-E-ST-20-07C: Recomendación Handbook: ECSS-E-HB-20-03A
• Nuevas especificaciones:
• Cuantitativas y cualitativas
• Requisitos cuyo incumplimiento pone en un compromiso los objetivos
científicos (Ejemplos: Solar Orbiter y JUICE)
3. Nuevos desarrollos tecnológicos – Instalación 1/4
Nueva Instalación de EnsayoUbicación
Región de bajo gradientede campo magnético
3. Nuevos desarrollos tecnológicos – Instalación 2/4
Características de la nueva instalación de ensayo
• Región de bajo gradiente (< 25 nT en 50 m)
• Construcción completamente amagnética
con una superficie de 8 x 10 m2
• Sistema de bobinas triaxiales dobles para:
• la completa cancelación del campo geomagnético
• la generación de campo “inductor” (hasta 500 uT con precisión
mejor que 1 pT)
• Sistema de desimanación instalado (de 1 eje ampliable a 3 ejes)
• Control del motor de rotación (precisión < min arco) a > 3 m
• Completamente operativa desde 2017
3. Nuevos desarrollos tecnológicos – Instalación 3/4
Construida con materiales no magnéticos
3. Nuevos desarrollos tecnológicos – Instalación 4/4
INSTRUMENT COMPANY MODEL
Data Adquisition System Bartington DAS1-10
Signal Conditioning Unit Bartington Mag-03SCU
MAGNETIC FIELD SENSORS:
FG: 70µT range
FG: 500 µT range
FG: 100µT range;12 pT/√Hz noise
BartingtonMAG-03 MSL70
MAG-03 MS500
MAG-03 MSB100
Portable Absolute Magnetometer Geometrics G-857
FFT Network Analizer Standford Research Systems SR770
4. Ejemplos de ensayos – 1/3
DC Magnetic field emission, general test setup
EUT Axis X EUT Axis Y EUT Axis Z
4. Ejemplos de ensayos – 2/3
DC- 10 Hz Magnetic susceptibility, general test setup
EUT Axis X EUT Axis Y EUT Axis Z
Deperm, general test setup
4. Ejemplos de ensayos – 3/3
DJI MATRICE600PRO
DJI S1000 Motors Min. Power.
Motors Max. Power.
5. Conclusiones
La nueva instalación de ensayo permite:
condiciones óptimas de homogeneidad de campo
mejora de las medidas de remanencia
reducción de los tiempos de medida
caracterización en temperatura
validación de los modelos teóricos
realización de ensayos según normativa ECSS
MEJORES PRESTACIONES DE SERVICIOS A LA
INDUSTRIA
Space Magnetism Laboratory
Equipo del Laboratorio de Magnetismo Espacial
Sergio Fernández Romero– [email protected]