[发明专利]一种霍尔推力器周向辐条特性测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种霍尔推力器周向辐条特性测量方法及系统。所述霍尔推力器周向辐条振荡频率测量方法包括：获取霍尔推力器的多帧放电区域图像；计算每帧放电区域图像的整体像素值；对每帧放电区域图像的整体像素值均进行二维离散傅里叶变换，得到多帧变换后的放电区域图像的整体像素值；计算对应时刻霍尔推力器的辐条振荡频率以及功率；依据整个工作状态期间各个时刻霍尔推力器的辐条振荡频率以及各个时刻的功率，绘制霍尔推力器的功率谱密度曲线图；依据功率谱密度曲线图确定霍尔推力器在整个工作状态期间周向辐条的整体振荡频率。本发明能够提高霍尔推力器周向辐条特性测量的精度，尤其是霍尔推力器周向辐条振荡频率的测量精度。

技术领域

本发明涉及推力器辐条特性测量技术领域，特别是涉及一种霍尔推力器周向辐条特性测量方法及系统。

背景技术

霍尔推力器因其比冲适中、效率较高等优势被广泛应用于卫星推进等深空探测等任务。低频振荡是指霍尔推力器工作过程中观察到的大规模的放电电流自发振荡，是霍尔推力器工作过程中不可避免的现象，频率在10-100kHz之间，振幅往往较大，峰峰值甚至可以达到放电电流均值的100％，与推力器内部的电离和加速过程有着密切的关系，并对推力器性能有着严重的影响。周向旋转辐条振荡是低频振荡的一种，在霍尔推力器工作过程中，垂直于交叉电磁场方向的电子传导水平电子在进行角向漂移时并不是各处均匀的，在方位角上会出现等离子体密度振荡起伏变化，即旋转辐条振荡。旋转辐条引起的轴向电流振荡在近阳极区域占主导地位，振荡会使推力器工作不稳定，进入过热状态甚至导致推力器熄火，对于推力器的稳定工作具有重要的影响。因此，对于推力器辐条特性的测量越来越重要，推力器辐条特性参数一般包括辐条振荡频率、辐条旋转方向和辐条旋转速度，其中辐条振荡频率的测量尤为重要。

目前，对于推力器辐条振荡频率的测量，主要采用的方法是探针测量，该方法通过在放电通道内不同位置布置探针，测量各点的电流变化，以实现对辐条振荡频率的测量。然而，探针测量会对通道内等离子体进行扰动，导致测量结果不准确，并且无法对全部周向通道进行监测，不利于测量各个方位角上的辐条振荡特性。

发明内容

基于此，有必要提供一种霍尔推力器周向辐条特性测量方法及系统，以提高辐条特性的测量精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种霍尔推力器周向辐条振荡频率测量方法，包括：

获取霍尔推力器的多帧放电区域图像；多帧所述放电区域图像是采用高速相机对所述霍尔推力器在整个工作状态期间的周向环形通道放电区域进行连续拍摄得到的；

计算每帧放电区域图像的整体像素值；

对每帧放电区域图像的整体像素值均进行二维离散傅里叶变换，得到多帧变换后的放电区域图像的整体像素值；

依据每帧变换后的放电区域图像的整体像素值计算对应时刻霍尔推力器的辐条振荡频率以及霍尔推力器的功率；

依据整个工作状态期间各个时刻霍尔推力器的辐条振荡频率以及各个时刻霍尔推力器的功率，绘制所述霍尔推力器的功率谱密度曲线图；

依据所述功率谱密度曲线图确定所述霍尔推力器在整个工作状态期间周向辐条的整体振荡频率。

可选的，所述计算每帧放电区域图像的整体像素值，具体包括：

计算多帧所述放电区域图像的平均像素值；

依据所述平均像素值计算各帧放电区域图像的像素偏差值；

将各帧所述放电区域图像均划分为多个面元；

依据所述像素偏差值计算对应帧放电区域图像中每个面元的面元平均像素值；

依据每帧放电区域图像中所有面元的面元平均像素值确定对应帧放电区域图像的整体像素值。