[发明专利]一种用于等离子体环境模拟实验的磁场模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于等离子体环境模拟实验的磁场模拟系统，属于空间环境模拟技术领域。

背景技术

地球电离层是由等离子体构成的，从六十公里延伸至几千公里，是地球卫星所处的重要轨道环境，空间电离层等离子体会对卫星通信产生重要影响，还会对卫星表面产生充电效应，对空间电离层等离子体特性的研究是宇航技术的一项重要研究内容。太阳磁暴，剧烈的地球地质活动(如地震、火山爆发等)产生的电磁波传播到电离层会引起等离子体的电子密度、离子密度、电子温度、悬浮电位等参数的变化，磁场的存在会引起等离子体中带电粒子产生定向运动，而影响到等离子体的分布。另外，由于带电粒子的运动切割磁力线会产生一个造成类似偶极子的虚假电场，影响空间电场探测仪等设备对空间电离层等离子体电场的测量。

在地面建设等离子体环境模拟实验系统是研究空间等离子体特性的重要设备，而对穿过实验舱内部的地磁场进行充分补偿，使舱内环境近似“零”磁场，以减少磁场对等离子体分布的影响获得均匀的等离子体，或者根据需要产生大小和方向可控的磁场信号以研究等离子体与磁场的相互作用，这些是建设等离子体环境模拟实验系统必须考虑的重要内容。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为克服已有技术中的缺陷，为等离子体环境模拟系统提供大小和方向可控的磁场信号，为研究分析等离子体与磁场的相互作用机理提供实验条件，提出一种用于等离子体环境模拟实验的磁场模拟系统。

实现本发明的技术方案如下：

一种用于等离子体环境模拟实验的磁场模拟系统，所述磁场模拟系统包括实验舱、两组亥姆霍兹磁场线圈、磁通门磁力仪、线圈电源模块及控制器；其中，所述实验舱的轴向与所述磁场模拟系统所处地磁场的水平分量方向一致；两组亥姆霍兹磁场线圈中的每一组都包含多个线圈，其中一组包含的多个线圈环绕于实验舱的外侧，且线圈中心位于实验舱的轴线上，另一组包含的多个线圈分别位于实验舱的上方和下方，且线圈中心与实验舱中心在同一竖直方向上；所述亥姆霍兹磁场线圈由若干个多边形结构的金属板构成，相邻金属板之间设有绝缘隔板；所述磁力仪设置于实验舱的内部，控制器与所述磁力仪和线圈电源模块分别相连；

磁力仪，用于测量实验舱内磁场的大小，并将测量结果传输给控制器；

控制器，将测量结果与所需磁场大小进行比较，生成控制信号传输给线圈电源模块；

线圈电源模块，根据所述控制信号调整输出两组亥姆霍兹磁场线圈电流的大小。

进一步地，本发明所述多边形结构为八边形、十边形或十二边形。

进一步地，本发明环绕于实验舱外侧的线圈为4个，位于实验舱的上方和下方的线圈为2个。

进一步地，本发明所述金属导体板为铝板。

附图说明

图1为本发明离子体环境模拟实验系统的示意图。

图2为本发明离子体环境模拟实验系统的磁场控制方法的示意图。

图3为本发明多边形亥姆霍兹线圈的连接示意图。

图1中，1-实验舱上离子源输入口，2-水平轴向磁场线圈，3-垂直方向磁场线圈，4-实验舱，5-导体板，6-绝缘板，7-固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明一种用于等离子体环境模拟实验的磁场模拟系统，所述磁场模拟系统包括实验舱、两组亥姆霍兹磁场线圈、磁通门磁力仪、线圈电源模块及控制器；其中，所述实验舱的轴向与所述磁场模拟系统所处地磁场的水平分量方向一致；两组亥姆霍兹磁场线圈中的每一组都包含多个线圈，其中一组所包含的多个线圈环绕于实验舱的外侧，且线圈中心位于实验舱的轴线上，另一组所包含的多个线圈分别位于实验舱的上方和下方，且线圈中心与实验舱中心在同一竖直方向上；所述亥姆霍兹磁场线圈由若干个多边形结构的金属板构成，相邻金属板之间设有绝缘隔板；所述磁力仪设置于实验舱的内部，控制器与所述磁力仪和线圈电源模块分别相连；

磁力仪，用于测量实验舱内磁场的大小，并将测量结果传输给控制器；

控制器，将测量结果与所需磁场大小进行比较，生成控制信号传输给线圈电源模块；

线圈电源模块，根据所述控制信号调整输出至两组亥姆霍兹磁场线圈电流的大小。