[发明专利]一种电容分压式卫星表面电位监测装置

说明书

技术领域

本发明属于卫星抗辐射加固设计领域，具体涉及一种电容分压式卫星表面 电位监测装置。

背景技术

卫星运行于空间时，其表面使用的介质材料等由于空间带电粒子的辐照， 产生表面静电荷的积累，从而在表面产生静电电位，当静电电位超过材料的击 穿阈值时，产生的放电可以损坏材料、引起卫星敏感电子系统的干扰以及非指 令性开关等事件。

测量材料在空间带电粒子辐照下的充电电位，是研究航天器充放电效应的 重要手段。目前，文献“低地球轨道(LEO)卫星表面电位探测器方案设计， 2004.”已建立了基于电容分压原理的表面电位测量方法。电容分压测量方法相 对于其他测量方法具有结构简单，容易实现的特点。但是文献中其仅给出了电 容分压测量原理；且直接采用电容分压原理的测量方法具有量程窄(一般不超 过±2000V，而实际的LEO中由于极光电子充电作用，可导致卫星表面电位超 过-2000V)、在测量较高电位容易出现测量结果的漂移现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电容分压式卫星表面电位监测装置，能够提 高测量量程、消除测量过程中的电位漂移现象。

实现本发明的技术方案如下：

一种电容分压式卫星表面电位监测装置，包括样品薄膜、电容分压式感应 探头、接地金属垫圈、外壳、固定铝板和绝缘垫；

所述样品薄膜通过导电胶与固定铝板粘接在一起，粘接有样品薄膜的固定 铝板、接地金属垫圈和电容分压式感应探头从上到下依次固定于外壳的内部， 固定铝板与电容分压式感应探头相对且间距为3mm～5mm，样品薄膜、接地金 属垫圈和电容分压式感应探头之间通过绝缘垫隔离，样品薄膜和电容分压式感 应探头的外缘通过绝缘垫与外壳隔离。

进一步地，所述电容分压式卫星表面电位监测探头装置还包括固定环盖板； 固定环盖板通过绝缘垫与样品薄膜隔离，且通过螺钉与外壳固定连接。

进一步地，所述外壳为圆柱形铝制结构。

有益效果：

(1)本发明将样品薄膜粘接在固定铝板上，消除了样品薄膜变形带来的测 量不确定性。

(2)本发明利用非接触式的感应方法，消除了探头装置的泄流电流引起的 测量结果漂移现象，将原有探头测量量程从-2000V左右提高到-4000V以上。

(3)本发明采用了接地金属垫圈设计，消除了高压电场对绝缘垫的极化引 起的测量结果误差。

(4)本发明装置整体为圆柱形外观结构，消除了尖端效应，提高了测量的 电位范围。

附图说明

图1为本发明装置的俯视示意图。

图2为本发明装置的剖面示意图。

图3为本发明探头装置的测量结果和测量仪器trek341B的测量结果对比。

其中，1-螺钉，2-固定环盖板，3-样品薄膜，4-固定铝板，5-电容分压式感应 探头，6-绝缘垫I，7-绝缘垫II，8-绝缘垫III，9-接地金属垫圈，10-绝缘垫IV，11- 绝缘垫IV，12-绝缘垫V，13-外壳。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种电容分压式卫星表面电位监测装置，包括 样品薄膜3、电容分压式感应探头5、接地金属垫圈9、固定环盖板2、外壳13、 固定铝板4、绝缘垫I6、绝缘垫II7、绝缘垫III8、绝缘垫IV10、绝缘垫IV11、绝 缘垫V12；

如图2所示，所述样品薄膜3通过导电胶与固定铝板4粘接在一起，外壳 13的内壁设置有向内延伸出的安装凸台，在安装凸台上，从下到上依次放置绝 缘垫V12、绝缘垫IV11、电容分压式感应探头5、绝缘垫IV10、接地金属垫圈9、 绝缘垫III8、绝缘垫II7、样品薄膜3和绝缘垫I6，最后通过固定环盖板2压紧在 绝缘垫I6上，通过螺钉1将固定环盖板2固连在外壳13上，其中固定铝板4正 对电容分压式感应探头5，样品薄膜3、接地金属垫圈9和电容分压式感应探头 5之间通过绝缘垫隔离，样品薄膜3和电容分压式感应探头5的外缘分别通过绝 缘垫II7和绝缘垫IV11与外壳13隔离；固定环盖板2通过绝缘垫I6与样品薄膜3 隔离。