航天用高精度霍尔电流传感器开发技术研究

论文摘要

针对空间环境应用的霍尔电流传感器的开发需求，本课题提出了改善产品的线性度、精度等指标的参数要求和改进手段及验证，并对霍尔电流传感器空间环境的适应性设计进行了验证，并给出结论。首先，对当前霍尔电流传感器进行分析、建模，根据验证结果可得出结论：利用提高霍尔元件灵敏度以及选取适当的反馈线圈圈数等工程化手段可将传感器线性度由万分位改进为十万分位。经过分析，传感器磁滞漂移、霍尔元件电势漂移、地磁误差为影响其精度指标主要因素，利用差分及共模手段对其进行一一改进，使得传感器精度指标由1%提高到0.3%。然后，对霍尔电流传感器提出了空间辐射效应防护设计，展开了抗辐射性能验证，结果表明产品的耐辐射剂量在100krad(Si)以上。最后，本课题在有限的时间内对产品做寿命试验并对试验结果做了分析和计算，初步得出了霍尔电流传感器可工作8年～20年寿命的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 霍尔传感器的发展与现状
• 1.2.2 国内外研究状况
• 1.3 论文主要工作及各章内容安排
• 第二章 霍尔电流传感器的性能分析及航天应用改进
• 2.1 霍尔效应传感器原理
• 2.1.1 直测式霍尔传感器工作原理
• 2.1.2 磁补偿式霍尔传感器工作原理
• 2.2 霍尔电流传感器的数学模型及参数分析
• 2.2.1 磁补偿式霍尔传感器的数学模型
• 2.2.2 磁补偿式霍尔传感器的参数分析
• 2.3 霍尔电流传感器线性度、带宽等性能改进及验证
• 2.3.1 霍尔电流传感器性能改进指标的计算
• 2.3.2 霍尔电流传感器性能改进指标的验证
• 2.4 影响霍尔电流传感器高精度的参数分析
• 2.5 改善霍尔电流传感器精度指标
• 2.5.1 霍尔电流传感器精度指标的改进分析
• 2.5.2 霍尔电流传感器改进后的性能验证
• 2.6 本章小结
• 第三章 航天用霍尔电流传感器抗辐射性能研究
• 3.1 近地空间环境要素概述
• 3.2 传感器需主要防护的空间辐射效应
• 3.2.1 总剂量效应（TID）
• 3.2.2 位移损伤效应
• 3.3 霍尔电流传感器空间辐射效应防护设计及分析
• 3.4 霍尔电流传感器在空间辐射效应下的参数漂移分析
• 3.5 抗辐射效应的验证手段及结果分析
• 3.5.1 霍尔电流传感器总剂量效应辐照试验方案的确定
• 3.5.2 试验结果验证及分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 航天用霍尔电流传感器长寿命试验
• 4.1 加速寿命试验方案解析
• 4.1.1 加速寿命试验概述
• 4.1.2 加速寿命试验模型
• 4.1.3 寿命试验流程
• 4.2 试验验证参数的选择与计算
• 4.2.1 试验温度及时间参数的确定
• 4.2.2 试验样本数量的选择
• 4.3 寿命试验验证结果及分析
• 4.3.1 寿命试验验证结果
• 4.3.2 寿命试验验证结果数据分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献