[发明专利]一种卫星深层充电电位的探测装置

说明书

本发明提供一种卫星深层充电电位探测装置，包括：遮挡金属板(1)、测试介质板(2)、金属压条(3)、上电极(4)、下电极(5)、旋转金属板(6)、电机(7)及探测装置外壳(8)，其中遮挡金属板(1)安装在探测装置外壳(8)上；测试介质板(2)采用绝缘材料制成，安装在探测装置外壳(8)上，用于收集穿透遮挡金属板(1)的空间带电粒子；金属压条(3)嵌入在测试介质板(2)内，且通过导线与上电极(4)相连；旋转金属板(6)安装在上电极(4)和下电极(5)中间，且其周边设置有规则的空隙，并且其与电机(7)相连以便在电机(7)的带动下旋转。

技术领域

本发明涉及卫星防护领域，尤其涉及一种用于中高轨道卫星的卫星深层充电电位的探测装置。

背景技术

卫星内部的介质或不接地导体由于高能粒子的作用，会形成类似于地面上的静电带电的卫星深层充电，也即空间带电粒子在卫星的内部介质中累积，这会造成卫星的内部介质中发生电荷积累而形成介质内部不均匀电场或者与周围的大电位差。当介质内部电场集中区域的电场强度超过介质所能忍受强度或者与周围空间电场强度超过空间忍受电场强度，便会造成卫星内部介质不同部分之间出现放电，即如地面的静电放电。静电放电会释放出来电流脉冲、电磁脉冲及热脉冲，电流脉冲和电磁脉冲都会直接或间接耦合进卫星电子学系统，干扰甚至伤害卫星的安全。因此，需要在卫星上安装深层充电电位的探测装置，用来探测卫星深层充电的危险程度，以便为卫星在轨管理和故障诊断及后续卫星设计提供依据。

目前，对于卫星深层充电进行探测的方法可以采取空间粒子能谱分析方法，即利用半导体等传感器将空间粒子的能谱进行精确测量，而后根据深层充电的判据进行分析。这类方法，由于不是直接测量卫星内部介质的电位，存在着测量结果不够直观的问题。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种卫星深层充电电位的探测装置，该装置的工作原理在于：利用遮挡金属板来类似于卫星蒙皮的功能，用于阻挡低能量的空间粒子；并利用测试介质板对穿透遮挡金属板的空间带电粒子进行电荷收集；此外，利用嵌入在测试介质板内的金属眼跳引出所需要测试处的电位并与上电极相连；在电机的带动下，旋转金属板旋转，使得上电极和下电极之间不断地交替地经过旋转金属板板面和空隙。于是，当上电极带有电位的情况下，下电极将不断感应出电荷并形成电流，对此电流进行检测并通过反演计算就可以得出测试引线处的电位，也即卫星深层的充电电位，也就可以表征卫星深层充电的危险程度。

根据本发明的卫星深层充电电位探测装置，包括：遮挡金属板、测试介质板、金属压条、上电极、下电极、旋转金属板、电机及探测装置外壳，其中遮挡金属板安装在探测装置外壳上；测试介质板采用绝缘材料制成，安装在探测装置外壳上，用于收集穿透遮挡金属板的空间带电粒子；金属压条嵌入在测试介质板内，且通过导线与上电极相连；旋转金属板安装在上电极和下电极中间，且其周边设置有规则的空隙，并且其与电机相连以便在电机的带动下旋转。

根据本发明的一个优选实施例的卫星深层充电电位探测装置，其中的遮挡金属板的厚度为0.5mm，厚度误差范围小于0.1mm。

根据本发明的一个优选实施例的卫星深层充电电位探测装置，其中的遮挡金属板和测试介质板均为片形结构。

根据本发明的一个优选实施例的卫星深层充电电位探测装置，其中的测试介质板采用的绝缘材料的种类可以根据卫星内的应用材料进行选择，并且可以根据需要选择双面覆铜接地或者单面覆铜接地。

根据本发明的一个优选实施例的卫星深层充电电位探测装置，其中金属压条在测试介质板上的位置依据测量需要来确定。

根据本发明的一个优选实施例的卫星深层充电电位探测装置，其中上电极和下电极的表面尺寸不小于1mm²，且其尺寸误差小于10％。

根据本发明的一个优选实施例的卫星深层充电电位探测装置，其中下电极的表面尺寸与旋转金属板的空隙尺寸的误差小于10％。