[發(fā)明專利]一種提高雙探針式星載電場傳感器探測精度的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910087126.6
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101923122A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳賢祥;夏善紅;楊集;任仁;周杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發(fā)明屬于傳感器領域，具體地涉及一種雙探針式星載電場傳感器和提高探測精度的方法。

背景技術

電場強度是一個十分重要的跨學科特性參量。電場強度的測量在航空航天、地學與環(huán)境檢測和工業(yè)生產等領域都具有十分重要的應用。星載電場傳感器作為衛(wèi)星的載荷，主要用于實現(xiàn)對電離層或磁層環(huán)境電場的測量。采用星載電場傳感器對電離層或磁層電場進行探測在下列研究領域具有重大意義：

(1)用于地震、火山等自然災害的預報研究；

(2)用于空間天氣及其對人類活動(包括通訊、導航和GPS定位等)的影響研究；

(3)對電離層、磁層電場的探測有助于科學家進一步深入研究日地關系中的一系列重大物理過程；

(4)在光學與雷達遙感成像觀測的基礎上，發(fā)展電磁非成像遙感技術手段，有助于建立完善的對地觀測系統(tǒng)；

(5)可以獲取全球的電場分布信息，從而有助于建立全球電磁場模型和全球電離層模型。

雙探針式星載電場傳感器是通過兩個球形探頭測量電離層或磁層中兩點之間的電位差除以它們之間的距離得到沿這兩點方向的電場，通過在衛(wèi)星平臺周圍布置不共面的四個或四個以上的傳感器敏感探頭實現(xiàn)對電離層或磁層三維電場的測量。伸桿用于將球形探頭伸出衛(wèi)星平臺一定距離，以減小衛(wèi)星本體帶電對電場探測精度的影響。像法國的Demeter衛(wèi)星上使用的星載電場傳感器(ICE)一樣，目前星載電場傳感器的伸桿與衛(wèi)星平臺之間采取的都是非絕緣安裝，伸桿表面電位與衛(wèi)星平臺的表面電位相等。當伸桿在太空中飛行時，由于切割磁力線的原因，會在伸桿的表面產生一定的感應電動勢分布，伸桿上的感應電動勢會影響電離層和磁層電場的測量精度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種提高雙探針式星載電場傳感器和提高探測精度的方法，通過對伸桿進行主動電位控制來減小伸桿切割磁力線對電場測量精度的影響。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的雙探針式星載電場傳感器，在衛(wèi)星平臺的四周安裝不共面的四個或四個以上星載電場傳感器敏感探頭，每一星載電場傳感器敏感探頭由球形探頭、球形探頭兩側的圓柱形電極，以及將球形探頭伸出衛(wèi)星平臺外面的伸桿組成；圓柱形電極包括第一圓柱形電極和第二圓柱形電極，第一圓柱形電極和第二圓柱形電極對稱地安裝在球形探頭軸線的兩端，以保持傳感器結構對稱，減小衛(wèi)星飛行尾跡效應對探測精度的影響，根據(jù)實際需要，兩個圓柱形電極的長度可以相等或不相等；第一圓柱形電極的另一端與伸桿連接，伸桿連接在衛(wèi)星平臺上。第一圓柱形電極與第二圓柱形電極和球形探頭之間采用絕緣連接。伸桿與衛(wèi)星平臺之間采用絕緣連接。

本發(fā)明提供的提高上述雙探針式星載電場傳感器探測精度的方法，是使第一圓柱形電極和第二圓柱形電極表面的電位等于球形探頭的表面電位，且對伸桿相對于衛(wèi)星平臺或者球形探頭施加一負電位，進行主動電位控制以減小衛(wèi)星飛行時伸桿切割磁力線引起的測量誤差。

第一圓柱形電極和第二圓柱形電極表面的電位是通過自舉電路等于球形探頭的表面電位。

本發(fā)明可以顯著地減小衛(wèi)星飛行時伸桿切割磁力線產生的感應電動勢對電離層和磁層電場測量精度的影響。

附圖說明

圖1單個星載電場傳感器敏感探頭的結構及其仿真模型圖；

圖2四個星載電場傳感器敏感探頭在衛(wèi)星平臺上的安裝布局圖；

圖3等離子體濃度為10⁸/m³時球形探頭電流收集特性的計算機模擬結果；

圖4等離子體濃度為10¹⁰/m³時球形探頭電流收集特性的計算機模擬結果；

圖5伸桿相對于衛(wèi)星平臺進行負電位主動控制的示意圖；

圖6伸桿相對于球形探頭進行負電位主動控制的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明是在雙探針式星載電場傳感器的基礎上，提出了一種減小地磁場對電場測量精度影響的方法，具體地說，就是將伸桿與衛(wèi)星平臺之間采取絕緣安裝，然后對伸桿上的電位進行主動電位控制，使伸桿上的電位相對于衛(wèi)星平臺或球形探頭帶上一定的負電位。計算機模擬結果表明這樣可以顯著減小由于伸桿切割磁力線引起伸桿帶電對電場測量精度的影響。