Nueva Infraestructura de Ensayos del Laboratorio de .... Fernandez Romero.pdf · Características...

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– fdezrs@inta.es