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導論
遙感衛星在城市規劃等領域扮演着重要的角色，不僅在民用領域廣泛應用，而且在軍事領域也發揮着重要作用。現代高分辨率衛星要求極高的指向精度和穩定性，尤其需要實時監測衛星在軌道上的微小角度振動。
為了滿足這一需求，研究人員提出了基于磁流體動力學的微小角度振動傳感器。這種傳感器具有多種優點，包括無機械磨損和摩擦阻尼、小巧精緻、高精度、不受交叉軸影響、寬響應頻帶等，它在惡劣環境中可有效測量衛星的微小角度振動。
然而，在深空環境中，衛星材料和結構中的氣體溢出是一種常見現象，它對衛星的正常運作産生了重要影響。導緻導電流體中存在氣泡的主要原因包括材料的吸氣特性、材料的溶氣特性以及表面工藝特性。這些因素導緻氣泡在導電流體中形成，進而影響了MHD傳感器的性能。
一、MHD傳感器工作原理及輸出模型
MHD傳感器的工作原理如下：在一個環形通道内，充滿了高電導率的不導磁流體，通道的内外表面由摩擦系數小的絕緣材料構成，上下兩端有高電導率的金屬電極。通過永磁體産生的磁場，使流體環與永磁體連接配接，使磁場垂直于流體環表面。當傳感器受到角振動激勵時，導電流體會保持相對于流體環壁的靜止，導緻産生感應電動勢。
在非慣性坐标系下，導電流體與電磁場的運動遵循一定方程。然而，氣泡的存在會扭曲電場分布，影響流體環的輸出電勢。氣泡在導電流體中移動時，受到剪切力、拖曳力和動壓力等力的影響，這些力與氣泡與導電流體的相對速度有關。
随着角振動頻率的增加，氣泡對流場和電場的影響範圍逐漸減小，高頻下氣泡沿磁場方向被拉伸，但在軸向方向的變化較小。
二、仿真及結果分析
我們使用ANSYS Workbench建構了仿真模型，模拟了流體環的結構，定義了各種邊界條件。在仿真中，我們考慮了導電流體中的氣體含量，通過磁勢法求解了MHD傳感器的輸出。結果顯示，氣體含量的增加會導緻傳感器的标度因數波動增大，測試重複性變差。
同時，線性度也受到氣體含量的影響，随着氣體含量的增加，線性度變差。在沒有氣泡的情況下，流體環的流場和電場分布呈規則形态，但氣泡的存在扭曲了這些場的分布，導緻偏移和畸變。
三、試驗及結果分析
我們制備了四支不同氣體含量的MHD傳感器，并進行了試驗。結果顯示，氣體含量對傳感器的靜态噪聲沒有明顯影響，但會影響标度因數、重複性和線性度。當氣體含量較低時，傳感器的性能較好，但随着氣體含量的增加，性能逐漸下降。
結論
綜合以上結果，可以得出結論：當導電流體中的氣體含量較低時，氣體對MHD傳感器的性能影響較小，可以滿足實際應用需求。通過降低氣體含量，可以提高傳感器的精度和穩定性，對于傳感器的設計和工藝控制具有積極的指導意義。是以，在衛星技術的發展中，MHD傳感器的研究和改進仍具有重要意義。
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