Download this file

 PDS_VERSION_ID                     = PDS3                                   
 LABEL_REVISION_NOTE                = "J. MAFI (PPI), 1998-05-18"            
 RECORD_TYPE                        = STREAM                                 
                                                                             
 OBJECT                             = INSTRUMENT                             
 INSTRUMENT_HOST_ID                 = "VG1"                                  
 INSTRUMENT_ID                      = "MAG"                                  
                                                                             
 OBJECT                             = INSTRUMENT_INFORMATION                 
 INSTRUMENT_NAME                    = "FLUXGATE MAGNETOMETER"                
 INSTRUMENT_TYPE                    = "MAGNETOMETER"                         
 INSTRUMENT_DESC                    = "                                      
                                                                             
  INSTRUMENT: FLUXGATE MAGNETOMETER                                          
  SPACECRAFT: VOYAGER 1                                                      
                                                                             
  Instrument Information                                                     
  ======================                                                     
    Instrument Id                  : MAG                                     
    Instrument Host Id             : VG1                                     
    Pi Pds User Id                 : NNESS                                   
    Principal Investigator         : NORMAN F. NESS                          
    Instrument Name                : FLUXGATE MAGNETOMETER                   
    Instrument Type                : MAGNETOMETER                            
    Build Date                     : 1977-09-05                              
    Instrument Mass                : 5.600000                                
    Instrument Length              : 13.000000                               
    Instrument Width               : UNK                                     
    Instrument Height              : UNK                                     
    Instrument Serial Number       : UNK                                     
                                                                             
                                                                             
  Instrument Description                                                     
  ======================                                                     
    The magnetic field experiment carried out on the Voyager 1               
    mission consists of dual low field (LFM) and high field                  
    magnetometer (HFM) systems.  The dual systems provide greater            
    reliability and, in the case of the LFM's, permit the                    
    separation of the spacecraft magnetic fields from the ambient            
    fields.  Additional reliability is achieved through electronics          
    redundancy.  The wide dynamic ranges of +/- 0.002 G for the              
    LFM's and +/- 20 G for the HFM's, low quantization uncertainty           
    (+/- 12.4, 488 nanoTesla respectively), low sensor RMS noise             
    level (0.006 nanoTesla), and the use of data compaction schemes          
    to optimize the experiment information rate all combine to               
    permit the study of a broad spectrum of phenomena during the             
    mission.                                                                 
                                                                             
                                                                             
  Science Objectives                                                         
  ==================                                                         
    The investigations of the magnetic fields and magnetospheres of          
    the major planetary systems in the outer Solar System and their          
    interactions with the solar wind are primary objectives of the           
    space exploration program to be conducted during the Voyager 1           
    mission.  In addition, the investigation of the interplanetary           
    magnetic field phenomena during the flights is of fundamental            
    importance both to the understanding of the magnetospheric               
    observations and to a number of outstanding questions in basic           
    plasma physics and in the general dynamics of the solar wind.            
    If the Heliospheric boundary is penetrated, accurate                     
    measurement of the interstellar magnetic field is also an                
    important objective.                                                     
                                                                             
                                                                             
  Operational Considerations                                                 
  ==========================                                                 
    There are no special operational considerations for the                  
    magnetometer described in [BEHANNONETAL1977].  All magnetometer          
    data are calibrated.  Three types of in-flight calibrations are          
    performed: 1) sensitivity calibrations, 2) zero-level                    
    calibrations, based on rolls of the spacecraft, and 3) boom-             
    alignment calibrations based on the activation of on-board               
    coils and resulting data (especially important when dual                 
    magnetometers are used and in strong fields for any                      
    magnetometer).  Sensitivity calibrations (for 8 ranges) are              
    done approximately once every two months (early in the mission           
    they were done more frequently).  The magnetometer team                  
    generally use one or two axis rolls (cruise maneuvers, CRSMR's)          
    of the spacecraft for zero level calibrations as often as they           
    are provided which is variable this is about three times per             
    year for the so-called mini-CRSMR's, which are two axis rolls.           
    Full CRSMR's and z-axis (only) roll-maneuvers have not occurred          
    within the last few years (full CRSMR's and mini's differ only           
    in the number of rolls in each).  The magnetometer team usually          
    succeeds in arguing for a series of rolls near each planetary            
    encounter.  Boom-alignment calibrations were done once after             
    launch and around the time of the Jupiter encounter.  Others             
    have been executed, but it has been determined that the inter-           
    sensor misalignment is small and constant.                               
                                                                             
                                                                             
  Measured Parameters                                                        
  ===================                                                        
    The following LFM and HFM values are derived from Table 1 in             
    [BEHANNONETAL1977].                                                      
                                                                             
    LFM Dynamic ranges and quantization uncertainty:                         
                                                                             
    Range (nT)               Quantization (nT)                               
    ----------------------------------------------                           
    1.  +/- 8.8                    +/- .0022                                 
    2.  +/- 26                     +/- .0063                                 
    3.  +/- 79                     +/- .019                                  
    4.  +/- 240                    +/- .059                                  
    5.  +/- 710                    +/- .173                                  
    6.  +/- 2100                   +/- .513                                  
    7.  +/- 6400                   +/- 1.56                                  
    8.  +/- 50,000                 +/- 12.2                                  
                                                                             
    HFM Dynamic ranges and quantization uncertainty:                         
                                                                             
    Range (nT)               Quantization (nT)                               
    ----------------------------------------------                           
    1.  +/- 5E+4                   +/- 12.3                                  
    2.  +/- 2E+6                   +/- 488                                   
                                                                             
                                                                             
  Calibration Description                                                    
  =======================                                                    
    The 13 meter Astromast booms have proved in extensive                    
    pre-flight testing to be highly rigid with respect to bending            
    motions but soft to torsional or twisting motion.  Deployment            
    repeatability test have shown as much as +/- 7 degrees                   
    uncertainty in the knowledge of the boom twist angle (about the          
    boom axis) at the magnetometer sensor positions, compared with           
    +/- 0.5 uncertainty in bend angles (rotation about axes                  
    orthogonal to the boom axis).  In order to minimize sensor               
    alignment uncertainties, a method to estimate an angular                 
    correction matrix was developed that eliminates most of the              
    twist uncertainty and some of the bend uncertainty.  A special           
    calibration coil has been wound around the periphery of the              
    spacecraft's high gain antenna to generate, upon command, a              
    known magnetic field at both LFM magnetometer sensors.  The              
    difference between measurements taken when the coil is turned            
    on and off is the coil field, independent of all external                
    fields.  Using a 20 turn coil of 1/2 amp yields nominal field            
    intensities 0f 33.4 and 6.1 nanoTesla at the inboard and                 
    outboard sensors, respectively.  All magnetometer data are               
    calibrated.  Three types of in-flight calibrations are                   
    performed: 1) sensitivity calibrations, 2) zero-level                    
    calibrations, based on rolls of the spacecraft, and 3)                   
    boom-alignment calibrations based on the activation of on-board          
    coils and resulting data (especially important when dual                 
    magnetometers are used and in strong fields for any                      
    magnetometer).  Sensitivity calibrations (for 8 ranges) are              
    done approximately once every two months (early in the mission           
    they were done more frequently).  The magnetometer team                  
    generally use one or two axis rolls (cruise maneuvers, CRSMR's)          
    of the spacecraft for zero level calibrations as often as they           
    are provided which is variable this is about three times per             
    year for the so-called mini-CRSMR's, which are two axis rolls.           
    Full CRSMR's and z-axis (only) roll-maneuvers have not occurred          
    within the last few years (full CRSMR's and mini's differ only           
    in the number of rolls in each).  The magnetometer team usually          
    succeeds in arguing for a series of rolls near each planetary            
    encounter.  Boom-alignment calibrations were done once after             
    launch and around the time of the Jupiter encounter.  Others             
    have been executed, but it has been determined that the                  
    inter-sensor misalignment is small and constant.  For more               
    information, consult [BEHANNONETAL1977].                                 
                                                                             
                                                                             
  LFM and HFM Detectors                                                      
  =====================                                                      
    Detector Type                  : RING CORE                               
    Detector Aspect Ratio          : 0.000000                                
    Nominal Operating Temperature  : 273.000000                              
                                                                             
    Total Fovs                     : 1                                       
    Data Rate                      : UNK                                     
    Sample Bits                    : 12                                      
                                                                             
    The magnetometer consists of 6 ring core detectors.  These are           
    designated as low field magnetometers (LFM) 1-3 and high field           
    magnetometers (HFM) 1-3.  The basic sampling rate is .06 +/-             
    .006 seconds.  Sampling rate for the high field system is .6             
    seconds.  The detectors measure in the interval of +/- 2.0E+6            
    nT for HFM, and +/- 5.0E+4 for LFM.  Nominal operating                   
    temperature for all detectors is 273 K, though the sensors were          
    tested over a range of +/- 60 degrees about the nominal                  
    temperature.                                                             
                                                                             
    Both high and low field magnetometer sensors utilize a ring              
    core geometry and thus have lower drive power requirements and           
    better zero level stability than other types of fluxgates and            
    are smaller in size [ACUNA1974].  The cores consist of an                
    advanced molybdenum alloy, especially developed in cooperation           
    with the Naval Surface Weapons Center, White Oak, Maryland,              
    which exhibits extremely low noise and high stability                    
    characteristics.  The use of this alloy and the ring core                
    sensor geometry thus allows the realization of compact, low              
    power, ultrastable fluxgate sensors with a noise performance             
    that is improved almost an order of magnitude over the best              
    previously flown fluxgate sensors.  The HFM's use specially              
    processed miniature ring cores (1 cm diameter) which minimize            
    the power required to measure large fields.  This description            
    is taken directly from [BEHANNONETAL1977].                               
                                                                             
                                                                             
    Vector Components                                                        
    -----------------                                                        
      The LFM1 detector and the HFM1 detector are designated as the          
      detectors which measure the i component of the vector                  
      (i,j,k).  The LFM2 detector and the HFM2 detector are                  
      designated as the detectors which measure the j component of           
      the vector (i,j,k).  The LFM3 detector and the HFM3 detector           
      are designated as the detectors which measure the k component          
      of the vector (i,j,k).                                                 
                                                                             
                                                                             
      'HFM' Section Parameter 'MAGNETIC FIELD COMPONENT'                     
      --------------------------------------------------                     
      Instrument Parameter Name      : MAGNETIC FIELD COMPONENT              
      Sampling Parameter Name        : TIME                                  
      Instrument Parameter Unit      : NANOTESLA                             
      Minimum Instrument Parameter   : -2000000.000000                       
      Maximum Instrument Parameter   : 2000000.000000                        
      Minimum Sampling Parameter     : 0.600000                              
      Maximum Sampling Parameter     : 0.600000                              
      Noise Level                    : 0.006000                              
      Sampling Parameter Interval    : 0.600000                              
      Sampling Parameter Resolution  : 0.600000                              
      Sampling Parameter Unit        : SECOND                                
                                                                             
      A measured parameter equaling the magnetic field strength              
      (e.g.  in nanoTeslas) along a particular axis direction.               
      Usually the three orthogonal axis components are measured by           
      three different sensors.                                               
                                                                             
                                                                             
      'LFM' Section Parameter 'MAGNETIC FIELD COMPONENT'                     
      --------------------------------------------------                     
      Instrument Parameter Name      : MAGNETIC FIELD COMPONENT              
      Sampling Parameter Name        : TIME                                  
      Instrument Parameter Unit      : NANOTESLA                             
      Minimum Instrument Parameter   : -50000.000000                         
      Maximum Instrument Parameter   : 50000.000000                          
      Minimum Sampling Parameter     : 0.060000                              
      Maximum Sampling Parameter     : 0.060000                              
      Noise Level                    : 0.006000                              
      Sampling Parameter Interval    : 0.060000                              
      Sampling Parameter Resolution  : 0.060000                              
      Sampling Parameter Unit        : SECOND                                
                                                                             
      A measured parameter equaling the magnetic field strength              
      (e.g.  in nanoTeslas) along a particular axis direction.               
      Usually the three orthogonal axis components are measured by           
      three different sensors.                                               
                                                                             
                                                                             
  Electronics                                                                
  ===========                                                                
    The instrument is composed of two completely redundant systems:          
    the 'P' or primary system and the 'S' or secondary system.               
                                                                             
    The experiment electronics instrumentation consists of the               
    flux-gate magnetometer electronics and associated controls, and          
    the calibration and data processing electronics.  Complete               
    redundancy is provided for the analog to digital converters,             
    data and status readout buffers, command decoders and power              
    converters.  Thus not only can the two magnetometers of a                
    system be interchanged, but considerable cross-strapping within          
    the electronics permits interchange of critical internal                 
    functions as well.  This significantly reduces the impact of             
    single-component failure on the ability of the experiment to             
    continue successful operation during the mission duration of ❯           
    4 years.  This description is directly transposed from                   
    [BEHANNONETAL1977] page 249.                                             
                                                                             
                                                                             
  Operational Modes                                                          
  =================                                                          
    Data Path Type                 : REALTIME                                
    Instrument Power Consumption   : 2.200000                                
                                                                             
    In the CRUISE mode, only the LFM subsystem is operating.  The            
    basic sample rate in this mode is 50/3 vectors/second.                   
                                                                             
    In the ENCOUNTER mode, both LFM and HFM subsystems are                   
    operating.  The basic sample rate in this mode is 50/3                   
    vectors/second for the LFM system and 5/3 vectors/second for             
    the HFM system.                                                          
                                                                             
                                                                             
  Instrument Mounting                                                        
  ===================                                                        
    The LFM is located near the tip of the magnetometer boom and             
    the HFM is located near the spacecraft body.  See                        
    [BEHANNONETAL1977] for a picture of the actual magnetometer              
    mounting positions and a complete description."                          
                                                                             
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_INFORMATION                 
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "ACUNAETAL1981A"                       
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "BEHANNONETAL1977"                     
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "CONNERNEYETAL1982A"                   
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "CRARY&BAGENAL1996"                    
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "DESSLER1983"                          
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "NESSETAL1971"                         
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "NESSETAL1979"                         
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   OBJECT                           = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
   REFERENCE_KEY_ID                 = "SANDEL&DESSLER1989"                   
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO              
                                                                             
   END_OBJECT                       = INSTRUMENT                             
   END