[发明专利]基于四自由度运动机构的空间等离子体参数诊断装置

说明书

本发明公开了一种基于四自由度运动机构的空间等离子体参数诊断装置，所述装置包括探针阵列、四自由度运动机构和固定框架，其中：所述四自由度运动机构为四轴结构，包括两个X轴、一个Y轴和一个Z轴，每个轴上均设有一个直线运动模块；所述探针阵列安装在四自由度运动机构的Z轴上，并且可绕X轴旋转90度；所述固定框架由焊接固定板、支撑柱、竖直调节机构、水平调节机构和基准板组成；所述四自由度运动机构通过X轴的底板固定在基准版上，Y轴固定在X轴的滑块上，Z轴固定在Y轴的滑块上。本发明通过探针阵列和四自由度运动机构的组合，实现了等离子体参数的大尺度、阵列化、多维度诊断，为近地空间等离子体物理研究提供技术支持。

技术领域

本发明涉及一种近地空间等离子体环境的模拟装置，具体涉及一种基于四自由度运动机构的空间等离子体参数诊断装置。

背景技术

为了研究近地空间等离子体的基本物理过程，常用的方法是构建大尺度的实验装置在地面进行模拟研究。在空间等离子体环境模拟装置中，等离子体的诊断具有非常重要的作用，只有获得大尺度、高分辨率、高精度的等离子体参数诊断，才能准确表征等离子体的状态和研究相关的物理现象。在众多的诊断方式中，探针诊断是一种最基础的诊断方式，它能够诊断等离子体的密度、温度、磁感应强度等物理量，并且具有高的空间分辨率。然而，在近地空间等离子体环境模拟装置中，等离子体的空间尺度大、磁场位形复杂，传统的小尺度、单一空间点、单维度（针对磁探针）的探针诊断系统不能满足地面模拟物理实验的需求，更不利于近地空间等离子体基本物理过程的研究。同时，探针运动机构工作在真空、磁场和等离子体环境中，需要解决真空环境下平台的运动、磁场和涡流对运动机构中电机的影响、等离子体对运动机构的冲击等问题。此外，近地空间等离子体模拟装置中安装有大量磁体线圈，它们的运动支撑机构和真空室相连，磁体线圈的电磁力会通过运动支撑机构传导到真空室上，导致真空室产生变形。为了确保探针运动机构的运动精度，要减小真空室变形对探针运动机构的影响。因此，亟需提出一种用于近地空间等离子体环境模拟装置的探针诊断方法，实现大尺度、阵列化、多维度（针对磁探针）的等离子体参数诊断，同时避免真空、磁场和等离子体等复杂环境对探针运动机构的影响。

发明内容

为了实现大尺度、阵列化、多维度（针对磁探针）的等离子体参数诊断，同时避免真空、磁场和等离子体等复杂环境对探针运动机构的影响，本发明提供了一种基于四自由度运动机构的空间等离子体参数诊断装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于四自由度运动机构的空间等离子体参数诊断装置，包括探针阵列、四自由度运动机构和固定框架，其中：

所述四自由度运动机构为四轴结构，包括两个X轴、一个Y轴和一个Z轴，两个X轴通过横杆连接，每个轴上均设有一个直线运动模块；

所述探针阵列安装在四自由度运动机构的Z轴上，并且可绕X轴旋转90度；

所述固定框架由焊接固定板、支撑柱、竖直调节机构、水平调节机构和基准板组成；

所述固定框架的任意两个支撑柱上设置阻尼器；

所述支撑柱的下端固定在焊接固定板上，支撑柱的上端设置有竖直调节机构，竖直调节机构的上端设置有水平调节机构，基准板安装在水平调节机构上；

所述四自由度运动机构通过X轴的底板固定在基准版上，Y轴固定在X轴的滑块上，Z轴固定在Y轴的滑块上。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1）通过探针阵列和四自由度运动机构的组合，相较于现有方法，本发明实现了等离子体参数的大尺度、阵列化、多维度（针对磁探针）诊断，为近地空间等离子体物理研究提供技术支持。

2）由于探针阵列可方便更换，本方法的基于四自由度运动机构的探针系统具有较强的可扩展性，可适应不同的诊断任务。