[發明專利]一種用于空間電場探測的球形傳感器中短桿的設計方法

在審

• 申請號: 201410446960.0
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104237654A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李誠;馬勉軍;劉澤;王佐磊;李增科;銀東東
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;李愛英

技術領域

本發明涉及一種用于空間電場探測的球形傳感器中短桿的設計方法，屬于空間環境探測技術領域。

背景技術

空間電場探測是利用傳感器表面感應它所在空間等離子環境的電勢方法來達到電場測量的目的。目前多采用在衛星平臺利用伸桿將多個球形傳感器伸入太空中的雙探針式測量方法測量。為了保證球形傳感器球殼的感應電勢不受衛星電勢的影響，在傳感器與伸桿連接處設計有電勢自舉在球殼電勢處的短桿，另外在球殼的另一端設計有對稱短桿，設計對稱短桿可起到保證球殼接受太陽輻照面積的一致性，進而保證球形傳感器的光電流發射的一致性，提高測量精度。

在文獻《ICE,the?electric?field?experiment?on?DEMTER》中介紹了法國DEMETER衛星搭載的電場探測儀，該探測儀的傳感器也采用了球形、兩端短桿的結構，且介紹了短桿及對稱短桿的作用，但文中沒有介紹具體的短桿設計。而國內尚沒有成功應用于衛星平臺的空間電場探測儀。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于空間電場探測的球形傳感器中短桿的設計方法；利用該方法設計的短桿能夠滿足空間環境適用的需要。

實現本發明的技術方案如下：

一種用于空間電場探測的球形傳感器中短桿的設計方法，具體過程為：

步驟一、計算短桿所允許的最小長度l_min，然后將短桿的長度l選取為l_min≤l≤2R；

lmin≈Rsinα-R]]>

其中，α為太陽光照射到球形傳感器的最小太陽光入射角，R為球形傳感器的球殼半徑；

步驟二、令兩短桿安裝于球形傳感器時，所截取的球冠面積不大于球殼表面積的1/10，計算短桿的外徑d＜0.62R；

步驟三、根據所計算的l和d設計中空的圓柱形短桿，且沿短桿周向設置多個圓形通孔。

有益效果：

第一、本發明根據短桿最小太陽光入射角α設計短桿的長度，這樣能保證處在衛星不同方位進行電場探測的球形傳感器上兩短桿所引起的陰影面積相同，從而保證球形傳感器在一定的太陽光入射角范圍內(即入射角不小于α)表面光電流發射的一致性，提高空間電場測量的準確度。

第二、本發明將兩短桿所截取的球冠面積限制在球殼總面積的1/10以內，這樣降低短桿的安裝對球形傳感器測量精度的影響。

第三、本發明將短桿的最大長度限制在2R范圍內，這樣提高電場探測球形傳感器的抗力學環境的能力。

第四、本發明在球形短桿周向設置多個通孔，這樣利于用于電場探測的球形傳感器在空間的散熱及真空排氣。

附圖說明

圖1為本發明設計方法的流程圖。

圖2為短桿最小長度計算的示意圖。

圖3為短桿直徑范圍的計算的示意圖。

圖4為空間電場探測球形傳感器的結構圖。

其中，1-左短桿、2-右短桿、3-球殼。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

本發明一種用于空間電場探測的球形傳感器中短桿的設計方法，如圖1所示，具體過程為：

步驟一、考慮到短桿的存在會對球形傳感器的球殼在太陽照射下產生陰影，而處在衛星不同方位的球形傳感器則會產生陰影不同的問題，因此短桿的最小長度l_min由球形傳感器所在軌道高度能接受到的最小太陽入射角及球殼半徑決定，如圖2所示，具體計算為：

l≈L-R=Rsinα-R]]>