一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法与流程

文档序号:19665429发布日期:2020-01-10 21:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,包括步骤如下:

(1)确定卫星表面充电电流的测量对象及范围;

(2)设计法拉第杯探头,并根据法拉第杯有效收集面积,计算获得入射到法拉第杯的卫星表面充电电流范围;

(3)在卫星上的安装法拉第杯探头;法拉第杯嵌入卫星表面内,法拉第杯探头的开口面向外空间,法拉第杯开口区域不得有任何物体遮挡,法拉第杯探头的杯口与卫星壁板外表面齐平,法拉第杯探头杯口周围接地;

(4)确定卫星表面充电电流真实数据与法拉第杯探头测量数据的关系;

根据步骤(2)中得到入射到法拉第杯的卫星表面充电电流范围和法拉第杯收集效率,计算法拉第杯的实际输出电流范围;

当获得法拉第杯的在轨充电电流监测值后,根据卫星表面充电电流真实数据与法拉第杯探头测量数据的关系得到空间热等离子体在卫星表面的充电电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,卫星表面充电电流的测量对象是电子形成的充电电流。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,法拉第杯有效收集面积为s,则入射到法拉第杯的卫星表面充电电流大小按照下面的公式计算:

i=js;

其中,i为入射到法拉第杯的卫星表面充电电流;j为卫星表面充电电流密度,j=(-0.01~-10)na/cm2

4.根据权利要求3所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,法拉第杯探头的测量数据包括法拉第杯电流测量值及正电流标志、及上述数据采集时所对应的星上时。

5.根据权利要求4所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,所述法拉第杯探头为圆柱形结构,包括屏蔽盖、绝缘盖、杯体收集层、杯体绝缘层、杯体屏蔽层、信号输出端绝缘层、电流信号输出端;杯体收集层为全金属杯状结构,底部圆心处设置引出孔,用于安装电流信号引出端;电流信号输出端为导体,用于将杯体收集层形成的电流信号输出;屏蔽盖和杯体屏蔽层为导体;绝缘盖、杯体绝缘层为绝缘体;杯体收集层位于杯体屏蔽层内,杯体绝缘层位于杯体收集层和杯体屏蔽层之间;屏蔽盖安装在杯体屏蔽层一端,绝缘盖位于屏蔽盖内侧。

6.根据权利要求5所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,屏蔽盖为环形,内边缘内扣,其内扣面下端面与绝缘盖下面表面齐平,形成对绝缘盖和杯体绝缘层的遮挡。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,杯体收集层、屏蔽盖的材料为铝;杯体收集层材料内部半径为20mm,深度为54mm,内部深度与半径的比例为2.7;屏蔽盖内部半径为36mm。

8.根据权利要求7所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,法拉第杯探头测量电流信号,通过电流信号引出端输出,电流电压变换电路将电流信号变为电压信号,经过放大电路放大后,采用a/d变换转换为数字量,该数字量在卫星上实现存储和下传。

9.根据权利要求8所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,所述步骤(4)中,根据法拉第杯的设计和安装状态,采用geant4粒子输运软件建立仿真模型,统计在法拉第杯收集层中沉积的电子数目和进入法拉第杯的电子数目,获得法拉第杯的收集效率;收集效率平均值为78.5%,标准偏差为2.4%,对10ev~100kev范围电子的收集效率一致。

10.根据权利要求9所述的一种基于法拉第杯的卫星表面等离子体充电电流监测方法,其特征在于,基于法拉第杯对10ev~100kev范围电子的收集效率一致,卫星表面充电电流真实数据与法拉第杯探头测量数据的关系为:

其中,i'为卫星表面充电电流真实数据;i0为法拉第杯探头监测数据;η为法拉第杯收集效率。

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