[發(fā)明專利]一種靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測裝置

無效

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• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102508126A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李存惠;田愷;薛玉雄;安恒;秦曉剛;柳青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星充放電后釋放的電磁脈沖在衛(wèi)星母線中耦合形成的瞬態(tài)脈沖的測量，具體涉及一種靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測裝置，屬于測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間輻射環(huán)境中，高能粒子、等離子體容易在航天器外圍的介質(zhì)材料內(nèi)部或者穿過航天器屏蔽層在其內(nèi)部的介質(zhì)材料上沉積。當(dāng)這些介質(zhì)材料表面與周圍其他部件電位差或者沉積電荷產(chǎn)生的電場超過一定閾值時會發(fā)生放電現(xiàn)象。放電產(chǎn)生電磁脈沖信號會干擾衛(wèi)星敏感電子系統(tǒng)，導(dǎo)致航天器在軌工作異常。對各類航天器的異常事故所作的統(tǒng)計分析表明，部分事故與電磁脈沖干擾有關(guān)。

航天器靜電放電有其自身特殊性，一方面放電瞬時釋放出大量電荷而形成寄生電流沖擊電源系統(tǒng)；另外放電同時釋放出電磁脈沖透過航天器壁殼的縫隙或耦合進(jìn)外露的導(dǎo)線從而干擾航天器的電子設(shè)備。航天器充放電釋放的電磁脈沖可以耦合進(jìn)導(dǎo)線中，對衛(wèi)星造成潛在威脅。

因此需要測量航天器太陽電池陣母線電流或其他敏感部位耦合電流表征航天器靜電放電效應(yīng)對母線電流的沖擊效應(yīng)，監(jiān)測這種耦合效應(yīng)可以了解和掌握航天器太陽電池陣放電的概率和程度。

發(fā)明內(nèi)容

針對航天器靜電放電沖擊電源系統(tǒng)、干擾航天器的電子設(shè)備的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測裝置，從而了解和掌握航天器太陽電池陣放電的概率和程度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測裝置，所述裝置包括盒體、上蓋板、Rogowski線圈、衛(wèi)星母線、信號采集線、取樣電阻；

其中盒體為上表面開口、下表面封底的長方體或正方體，上蓋板與盒體上下表面的尺寸相同；盒體的一個側(cè)壁開有兩個尺寸相同的通孔；在上蓋板中心和盒體下表面中心均開有通孔；

Rogowski線圈位于盒體內(nèi)部中間位置，Rogowski線圈的高度低于盒體高度3-5mm，Rogowski線圈與盒體四壁的空隙中填充硅橡膠；衛(wèi)星母線依次垂直通過上蓋板中心的通孔、Rogowski線圈中心與盒體中心的通孔；上蓋板與盒體可拆卸固連；

Rogowski線圈有兩個出線端，兩個出線端各與一根信號采集線連接，Rogowski線圈的兩個出線端還與取樣電阻兩端連接。

一種靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括盒體、上蓋板、Rogowski線圈、衛(wèi)星母線、信號采集線、取樣電阻和測試電路；

其中盒體為上表面開口、下表面封底的長方體或正方體，上蓋板與盒體上下表面的尺寸相同；盒體的一個側(cè)壁開有兩個尺寸相同的通孔；在上蓋板中心和盒體下表面中心均開有通孔；

Rogowski線圈位于盒體內(nèi)部中間位置，Rogowski線圈的高度低于盒體高度3-5mm，Rogowski線圈與盒體四壁的空隙中填充硅橡膠；衛(wèi)星母線依次垂直通過上蓋板中心的通孔、Rogowski線圈中心與盒體中心的通孔；上蓋板與盒體可拆卸固連；

Rogowski線圈有兩個出線端，兩個出線端各與一根信號采集線連接，兩根信號采集線分別穿過盒體側(cè)壁的通孔與測試電路連接，兩根信號采集線與測試電路組成回路；Rogowski線圈的兩個出線端還與取樣電阻兩端連接；

測試電路，用于記錄流過取樣電阻的電流，得到感應(yīng)電動勢e(t)，通過對e(t)進(jìn)行積分計算得到流經(jīng)Rogowski線圈的感應(yīng)電流的大小。

其中，Rogowski線圈為截面為矩形的環(huán)形骨架，根據(jù)靜電放電在衛(wèi)星母線中的耦合電流為幾十安培，確定合適的Rogowski線圈的合適尺寸為：

線圈繞組匝數(shù)N為4200匝，環(huán)形骨架外徑R_a為19mm，環(huán)形骨架內(nèi)徑R_b為10mm，環(huán)形骨架的高度h為15mm；

盒體的長寬高尺寸為20mm×20mm×16mm，厚0.5mm；上蓋板的尺寸為20mm×20mm，厚0.5mm，盒體和上蓋板的材料均為聚四氟乙烯。

有益效果

本發(fā)明采用Rogowski線圈連接測量電路，可對航天器靜電放電脈沖耦合效應(yīng)進(jìn)行有效監(jiān)測，為航天器安全運(yùn)行提供保障，為航天器在軌維護(hù)提供信息。本發(fā)明簡單易行、可靠性高，可作為對航天器靜電放電脈沖耦合效應(yīng)監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。其中Rogowski線圈響應(yīng)頻帶寬，易于以數(shù)字量輸出，可廣泛用于靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述靜電放電脈沖耦合效應(yīng)的在軌監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為Rogowski線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；