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导论
遥感卫星在城市规划等领域扮演着重要的角色，不仅在民用领域广泛应用，而且在军事领域也发挥着重要作用。现代高分辨率卫星要求极高的指向精度和稳定性，尤其需要实时监测卫星在轨道上的微小角度振动。
为了满足这一需求，研究人员提出了基于磁流体动力学的微小角度振动传感器。这种传感器具有多种优点，包括无机械磨损和摩擦阻尼、小巧精致、高精度、不受交叉轴影响、宽响应频带等，它在恶劣环境中可有效测量卫星的微小角度振动。
然而，在深空环境中，卫星材料和结构中的气体溢出是一种常见现象，它对卫星的正常运行产生了重要影响。导致导电流体中存在气泡的主要原因包括材料的吸气特性、材料的溶气特性以及表面工艺特性。这些因素导致气泡在导电流体中形成，进而影响了MHD传感器的性能。
一、MHD传感器工作原理及输出模型
MHD传感器的工作原理如下：在一个环形通道内，充满了高电导率的不导磁流体，通道的内外表面由摩擦系数小的绝缘材料构成，上下两端有高电导率的金属电极。通过永磁体产生的磁场，使流体环与永磁体连接，使磁场垂直于流体环表面。当传感器受到角振动激励时，导电流体会保持相对于流体环壁的静止，导致产生感应电动势。
在非惯性坐标系下，导电流体与电磁场的运动遵循一定方程。然而，气泡的存在会扭曲电场分布，影响流体环的输出电势。气泡在导电流体中移动时，受到剪切力、拖曳力和动压力等力的影响，这些力与气泡与导电流体的相对速度有关。
随着角振动频率的增加，气泡对流场和电场的影响范围逐渐减小，高频下气泡沿磁场方向被拉伸，但在轴向方向的变化较小。
二、仿真及结果分析
我们使用ANSYS Workbench构建了仿真模型，模拟了流体环的结构，定义了各种边界条件。在仿真中，我们考虑了导电流体中的气体含量，通过磁势法求解了MHD传感器的输出。结果显示，气体含量的增加会导致传感器的标度因数波动增大，测试重复性变差。
同时，线性度也受到气体含量的影响，随着气体含量的增加，线性度变差。在没有气泡的情况下，流体环的流场和电场分布呈规则形态，但气泡的存在扭曲了这些场的分布，导致偏移和畸变。
三、试验及结果分析
我们制备了四支不同气体含量的MHD传感器，并进行了试验。结果显示，气体含量对传感器的静态噪声没有明显影响，但会影响标度因数、重复性和线性度。当气体含量较低时，传感器的性能较好，但随着气体含量的增加，性能逐渐下降。
结论
综合以上结果，可以得出结论：当导电流体中的气体含量较低时，气体对MHD传感器的性能影响较小，可以满足实际应用需求。通过降低气体含量，可以提高传感器的精度和稳定性，对于传感器的设计和工艺控制具有积极的指导意义。因此，在卫星技术的发展中，MHD传感器的研究和改进仍具有重要意义。
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