专利名称：一种监测航天器深层介质充电电位的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测航天器深层介质充电电位的装置，属于抗辐射加固领域。
背景技术：
目前搭载的航天器深层介质充电监测仪直接测量的是导致深层介质带电的电子通量，再根据经验判断航天器的充电程度，而不能直接测量深层介质充电电位值。
鉴于此，提出了一种航天器深层介质充电电位监测装置，可以实时监测航天器内部介质充电电位，且测量过程不会对被测电位产生影响。发明内容
本发明的目的在于提供一种监测航天器深层介质充电电位的装置，所述装置可以搭载到航天器上用于实时监测航天器内部介质带电电位，且测量过程不会对被测电位产生影响，测量结果准确可靠。
本发明的目的由以下技术方案实现
一种监测航天器深层介质充电电位的装置，所述装置包括电子过滤器、介质样品、感应电极、音叉、信号处理电路、驱动电路、压电晶体、底座、样品室内壁和样品室外壳；
其中，样品室外壳为中空的圆柱形结构，底端和顶端有外沿；电子过滤器为顶端封闭、底端开口的中空圆柱形结构，顶端有外沿，顶端中心设有圆形凹槽，保证引起内带电的电子通过；介质样品上表面镀金属膜且接地，下表面也镀金属膜，且下表面金属膜上刻蚀出一个环形空隙，称为刻蚀环，使金属膜分割为两部分，一部分为中心圆形部分，称为环内金属膜，另一部分为外围环形部分，称为外围金属膜，环内金属膜、刻蚀环和外围金属膜构成同心圆，外围金属膜接地；
样品室外壳置于底座上方，其底端外沿与底座固连；中空的圆柱形样品室内壁套装在样品室外壳内，样品室内壁的外径与样品室外壳内径相配合，样品室内壁底端与底座接触；介质样品置于样品室内壁上方，其直径与样品室外壳内径相配合；电子过滤器套装在样品室外壳内，且底端与介质样品接触，顶端外沿与样品室外壳顶端外沿固连；音叉置于介质样品、样品室内壁、底座构成的腔室内，与样品室内壁固连，感应电极置于音叉上方和介质样品下方，音叉底部尖齿上安装一个压电晶体，压电晶体外接驱动电路，驱动音叉振动；感应电极外接信号处理电路。
所述电子过滤器顶端凹槽的直径为15mm，凹槽下方过滤器的厚度为O. 2mm,凹槽之外的其它部分厚度为2mm ；
所述电子过滤器材料为铝；
所述介质样品材料为聚酰亚胺,直径为30mm,厚度为I. 6mm ；
所述介质样品上表面和下表面镀的金属膜为铜膜，下表面金属膜的厚度为10nm， 刻蚀环的内径为14mm,外径为20mm ；
所述介质样品与感应电极之间的垂直距离为IOmm;3
所述样品室内壁厚度小于5mm ;
所述样品室外壳和底座均米用金属材料。
原理如下
所述装置的样品室外壳、底座、电子过滤器构成的样品室用来模拟航天器的外壳， 或者介质样品的外结构，其上的电子过滤器决定了穿透电子能量。本发明所述装置采用振动电容式静电感应原理测量航天器内部介质样品的充电电位，感应电极与介质样品构成一个电容，感应电极由音叉振动带动以正弦振荡方式运动，随着感应电极的运动，该电容发生变化，则感应电极上感应出一个电流信号，该电流信号经过外接信号处理电路处理后输出电压，即介质样品的电压，也就是介质深层充电电压。
有益效果
(I)本发明所述的监测航天器深层介质充电电位的装置体积小，重量轻，可以搭载到航天器上用于实时监测航天器内部介质带电电位，且测量过程不会对被测电位产生影响，测量结果准确可靠。
(2)本发明所述的监测航天器深层介质充电电位的装置，将介质样品、感应电极隔离开，得以采用动电容方式测量深层介质充电电位，使得测量过程不会影响介质样品的电荷累积。
(3)本发明所述的监测航天器深层介质充电电位的装置，介质样品上表面镀金属膜且接地，能够避免电荷在介质样品表面上累积，避免介质样品表面充电，介质样品下表面金属膜刻蚀环外围部分接地可以避免边缘效应，使中间部分的电场均匀。
(4)本发明所述的监测航天器深层介质充电电位的装置，电子过滤器能够过滤掉能量较低的电子，只透过可以导致航天器内部介质材料充电的电子。
图I为本发明所述监测航天器深层介质充电电位的装置的剖面图2为本发明所述监测航天器深层介质充电电位的装置中介质样品下表面的示意其中，1-1电子过滤器、1-2介质样品、1-3感应电极、1-4音叉、1-5信号处理电路、1-6驱动电路、1-7压电晶体、1-8底座、1-9样品室内壁、1-10样品室外壳、2-1外围金属膜、2-2刻蚀环、2-3环内金属膜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例I
如图I所示，一种监测航天器深层介质充电电位的装置，所述装置包括电子过滤器1-1、介质样品1-2、感应电极1-3、首叉1-4、彳目号处理电路1-5、驱动电路1-6、压电晶体1-7、底座1-8、样品室内壁1-9和样品室外壳1-10 ；
其中，样品室外壳1-10为中空的圆柱形结构，底端和顶端有外沿；电子过滤器1-1 为顶端封闭、底端开口的中空圆柱形结构，顶端有外沿，顶端中心设有圆形凹槽，保证引起内带电的电子通过；介质样品1-2上表面镀金属膜且接地，下表面也镀金属膜，且下表面金属膜上刻蚀出一个环形空隙，称为刻蚀环2-2，使金属膜分割为两部分，一部分为中心圆形部分，称为环内金属膜2-3,另一部分为外围环形部分,称为外围金属膜2-1,环内金属膜2-3、刻蚀环2-2和外围金属膜2-1构成同心圆，外围金属膜2-1接地，如图2所示。
样品室外壳1-10置于底座1-8上方，其底端外沿与底座1-8通过螺钉连接；中空的圆柱形样品室内壁1-9套装在样品室外壳1-10内，样品室内壁1-9的外径与样品室外壳1-10内径相配合，样品室内壁1-9底端与底座1-8接触；介质样品1-2置于样品室内壁 1-9上方，其直径与样品室外壳1-10内径相配合；电子过滤器1-1套装在样品室外壳1-10 内，且底端与介质样品1-2接触，顶端外沿与样品室外壳1-10顶端外沿通过螺钉连接；音叉1-4置于介质样品1-2、样品室内壁1-9、底座1-8构成的腔室内，与样品室内壁1-9固连，感应电极1-3置于音叉1-4上方和介质样品1-2下方,音叉1-4底部尖齿上安装一个压电晶体1-7，压电晶体1-7外接驱动电路1-6，驱动音叉1-4振动；感应电极1-3外接信号处理电路 1-5 ；
所述电子过滤器1-1顶端凹槽的直径为15mm,凹槽下方过滤器的厚度为O. 2mm,凹槽之外的其它部分厚度为2mm ；
所述电子过滤器1-1材料为铝；
所述介质样品1-2材料为聚酰亚胺,直径为30mm,厚度为I. 6mm ；
所述介质样品1-2上表面和下表面镀的金属膜为铜膜，下表面金属膜的厚度为 IOnm,刻蚀环2-2的内径为14mm,外径为20mm ；
所述介质样品1-2与感应电极1-3之间的垂直距离为IOmm ；
所述样品室内壁1-9厚度小于5mm ;
所述样品室外壳1-10和底座1-8均米用金属材料。
原理如下
所述装置的样品室外壳1-10、底座1-8、电子过滤器1-1构成的样品室用来模拟航天器的外壳，或者介质样品1-2的外结构，其上的电子过滤器1-1决定了穿透电子能量。本发明所述装置采用振动电容式静电感应原理测量航天器内部介质样品1-2的充电电位，感应电极1-3与介质样品1-2构成一个电容，感应电极1-3由音叉1-4振动带动以正弦振荡方式运动，随着感应电极1-3的运动,该电容发生变化,则感应电极1-3上感应出一个电流信号，该电流信号经过外接信号处理电路1-5处理后输出电压，即介质样品1-2的电压，也就是介质深层充电电压。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。权利要求
1.一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述装置包括电子过滤器(1-1)、介质样品(1-2)、感应电极(1-3)、首叉(1-4)、彳目号处理电路(1-5)、驱动电路(1-6)、压电晶体(1-7)、底座(1-8)、样品室内壁(1-9)和样品室外壳(1-10)； 其中，样品室外壳(1-10)为中空的圆柱形结构，底端和顶端有外沿；电子过滤器(1-1)为顶端封闭、底端开口的中空圆柱形结构，顶端有外沿，顶端中心设有圆形凹槽，保证引起内带电的电子通过；介质样品(1-2)上表面镀金属膜且接地，下表面也镀金属膜，且下表面金属膜上刻蚀出一个环形空隙，称为刻蚀环(2-2)，使金属膜分割为两部分，一部分为中心圆形部分，称为环内金属膜(2-3),另一部分为外围环形部分,称为外围金属膜(2-1),环内金属膜(2-3)、刻蚀环(2-2)和外围金属膜(2-1)构成同心圆，外围金属膜(2-1)接地； 样品室外壳(1-10)置于底座(1-8)上方，其底端外沿与底座(1-8)固连；中空的圆柱形样品室内壁(1-9)套装在样品室外壳(1-10)内，样品室内壁(1-9)的外径与样品室外壳(1-10)内径相配合，样品室内壁(1-9)底端与底座(1-8)接触；介质样品(1-2)置于样品室内壁(1-9)上方，其直径与样品室外壳(1-10)内径相配合；电子过滤器(1-1)套装在样品室外壳(1-10)内，且底端与介质样品(1-2)接触，顶端外沿与样品室外壳(1-10)顶端外沿固连；音叉(1-4)置于介质样品(1-2)、样品室内壁(1-9)、底座(1-8)构成的腔室内，与样品室内壁(1-9)固连，感应电极(1-3)置于音叉(1-4)上方和介质样品(1-2)下方，音叉(1-4)底部尖齿上安装一个压电晶体(1-7)，压电晶体(1-7)外接驱动电路(1-6)，驱动音叉(1-4)振动；感应电极(1-3)外接信号处理电路(1-5)。
2.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述电子过滤器(1-1)顶端凹槽的直径为15mm，凹槽下方过滤器的厚度为O. 2mm,凹槽之外的其它部分厚度为2mm。
3.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述电子过滤器(1-1)材料为铝。
4.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述介质样品(1-2)材料为聚酰亚胺，直径为30mm,厚度为1.6mm。
5.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述介质样品(1-2)上表面和下表面镀的金属膜为铜膜，下表面金属膜的厚度为10nm，刻蚀环(2-2)的内径为14mm,外径为20mm。
6.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述介质样品(1-2)与感应电极(1-3)之间的垂直距离为10mm。
7.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述样品室内壁(1-9)厚度小于5mm。
8.根据权利要求I所述的一种监测航天器深层介质充电电位的装置，其特征在于所述样品室外壳(1-10)和底座(1-8)均采用金属材料。
全文摘要
本发明公开了一种监测航天器深层介质充电电位的装置，属于抗辐射加固领域。所述装置包括电子过滤器、介质样品、感应电极、音叉、信号处理电路、驱动电路、压电晶体、底座、样品室内壁和样品室外壳。所述装置可以搭载到航天器上用于实时监测航天器内部介质带电电位，且测量过程不会对被测电位产生影响，测量结果准确可靠。
文档编号G01R19/00GK102928652SQ201210490489
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者田立成, 郭宁, 张天平, 高军, 李娟 , 石红 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所