[发明专利]一种脉冲等离子体推力器羽流离子速度测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种脉冲等离子体推力器羽流离子速度测量装置及方法，包括初级离子收集电极、次级离子收集电极、屏蔽信号线及示波器；初级离子收集电极、次级离子收集电极间隔设定距离，中心等高，同时初级离子收集电极、次级离子收集电极平行设置且与离子束流中心线垂直，初级离子收集电极透过率为50％～60％，透过初级离子收集电极的羽流离子由次级离子收集电极收集；示波器采集舱外屏蔽信号线上的脉冲离子电流信号，并得到次级离子收集电极与初级离子收集电极收集的脉冲离子电流信号的时间间隔Δt，根据设定距离计算出羽流离子的平均速度。本发明装置简单，操作方便，测量准确。

技术领域

本发明涉及等离子体推力器技术领域，具体涉及一种脉冲等离子体推力器羽流离子速度测量装置及方法。

背景技术

脉冲等离子体推力器具有比冲高、体积小、质量轻、功耗低、结构简单、成本低廉和长寿命的特点，可以广泛应用于微纳卫星位置保持、阻力补偿和姿态控制。对脉冲等离子体推力器性能研究的一项重要内容就测定羽流离子速度，只有确定了脉冲等离子体推力器羽流离子速度，才能够确定推力器元冲量、推力、比冲、效率及推功比。对应稳态等离子体而言，可以利用RPA、E×B探针来测定离子能量或速度，但对应放电持续时间只有数百微妙的脉冲等离子体而言，可以采用激光诱导荧光法(Laser-Induced Fluorescence，LIP)来间接测量离子速度，LIP测量的确定是误差不易控制，且设备昂贵。因此，研制一种可以直接测量脉冲等离子体离子速度的探针装置，非常必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种脉冲等离子体推力器羽流离子速度测量装置及方法，装置简单，操作方便，测量准确。

本发明采取的技术方案如下：

一种脉冲等离子体推力器羽流离子速度测量装置，所述测量装置包括初级离子收集电极、次级离子收集电极、纵向调节组件、滑块、直线导轨、屏蔽信号线及示波器；

所述初级离子收集电极、次级离子收集电极均通过纵向调节组件安装在滑块上，所述滑块沿直线导轨水平移动；所述初级离子收集电极、次级离子收集电极分别通过屏蔽信号线连接到真空舱舱外偏置电源；

所述初级离子收集电极、次级离子收集电极间隔设定距离，中心等高，同时初级离子收集电极、次级离子收集电极平行设置且与离子束流中心线垂直，所述初级离子收集电极透过率为50％～60％，透过初级离子收集电极的羽流离子由次级离子收集电极收集；示波器采集舱外屏蔽信号线上的脉冲离子电流信号，并得到次级离子收集电极与初级离子收集电极收集的脉冲离子电流信号的时间间隔Δt，根据所述设定距离计算出羽流离子的平均速度。

进一步地，所述初级离子收集电极为同心圆栅网结构，所述次级离子收集电极为圆形平板结构。

进一步地，所述初级离子收集电极采用两个以上，等间隔平行设置。

进一步地，所述纵向调节组件包括电极安装槽、螺纹杆及两个螺母；

所述电极安装槽为凹型结构，开口壁面设置绝缘垫片；所述电极安装槽上设有走线槽；两个螺母固定在螺纹杆上、下两端，所述电极安装槽固定在上端螺母上。

进一步地，所述绝缘垫片包括L型垫片和方形垫片，L型垫片与方向垫片形成空心狭缝用于安装离子收集电极。

一种脉冲等离子体推力器羽流离子速度测量方法，采用上述的测量装置，所述测量方法步骤如下：

步骤一，将两根屏蔽信号线分别连接到初级离子收集电极和次级离子收集电极上；

步骤二，将初级离子收集电极、次级离子收集电极分别安装在纵向调节组件上；离子收集电极与纵向调节组件绝缘电阻大于1GΩ，屏蔽信号线导通电阻小于10mΩ；