[發(fā)明專利]星用介質材料溫度梯度下體電導率的測量方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104375008A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 孫永衛(wèi);曹鶴飛;王松;武占成;楊潔;原青云
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍械工程學院
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權事務所 13120
• 代理人: 陸林生

技術領域

本發(fā)明涉及介質材料電導率測量裝置技術領域。

背景技術

航天器的在軌失效案例告訴我們，介質內帶電效應已經(jīng)成為妨害航天器高可靠、長壽命運行的重要潛在威脅。航天器內帶電是指空間高能帶電粒子擊穿航天器保護層，打入并沉積在介質內部，從而引發(fā)介質產(chǎn)生高電位和強電場。內帶電容易導致介質材料性能退化，干擾電路系統(tǒng)正常工作，嚴重時發(fā)生介質擊穿放電，很可能造成航天器永久失效。介質電導率是決定內帶電效應的關鍵參數(shù)，電導率越小，介質內帶電充電時間常數(shù)越大，對應的放電威脅越嚴重。溫度是影響電導率的敏感參數(shù)，而且空間環(huán)境溫度變化范圍大，因此，分析材料電導率對溫度的依賴關系，對準確評估內帶電危害具有重要意義。

目前，已有研究集中在介質材料在單一溫度下的內帶電效應，這是因為主要考慮的是星內介質帶電，而星內存在溫控，可以忽略溫度起伏變化。針對航天器的外露介質結構，如衛(wèi)星天線支撐物，有必要分析存在溫度梯度下的內帶電規(guī)律。航天器用高分子絕緣介質材料本身是熱的不良導體，其處在空間冷黑環(huán)境中，在光照與陰暗面之間勢必存在溫度梯度分布，相應的，介質電導率出現(xiàn)空間分布，這與單一溫度下的內帶電情況顯然是不同的。然而，這方面研究仍屬空白，相應的測試裝置也未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種星用介質材料溫度梯度下體電導率的測量方法及其裝置，能實現(xiàn)介質材料溫度梯度下不同位置的體電導率的測量，能夠考察不同光照傾角時的溫度變化范圍，測試直觀、方便、準確，測試效率高、結構簡單、易于實現(xiàn)。為考察介質材料的導電性能及熱性能提供可行的試驗方案，為衛(wèi)星外露介質內帶電效應評估提供可靠的輸入?yún)?shù)，對準確評估內帶電危害具有重要意義。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：

一種星用介質材料溫度梯度下體電導率的測量方法，包括如下步驟：

（a）?采用多層電路板加工工藝在介質材料內沿厚度方向設置排列至少四層測試電極層，每層測試電極層上設有至少一個測試電極片，沿厚度方向的上下相鄰的兩個測試電極片結構相同且位置對應，形成一對測試電極，每對測試電極中間的介質材料上設置一個溫度傳感器；

（b）用模擬陽光的光源照射介質材料上表面，使得介質材料具有溫度梯度分布；

（c）測量每對測試電極間的電壓V和電流I，記錄溫度傳感器所測量的溫度值；?

（d）根據(jù)公式計算每對測試電極間介質材料的電導率，其中S為一個測試電極片的面積，d為每對測試電極沿厚度方向的距離。

進一步的技術方案，所述的每層測試電極層上設有2個以上測試電極片。

進一步的技術方案，所述的步驟（b）的方法還包括在介質材料四周加裝隔熱層，在介質材料底部加裝低溫層，使介質材料沿厚度方向形成垂直向下的溫度梯度分布。

一種星用介質材料溫度梯度下體電導率的測量裝置，包括熱源、溫度采集裝置、電壓電流采集電路和采用多層電路板加工工藝沿厚度方向設置在被測的介質材料內的至少四層金屬層；每層金屬層上至少設有一片金屬片，上下兩層金屬層間的金屬片結構相同且位置對應；每個金屬片邊緣引出一根引線，所述引線與電壓電流采集電路連接，相鄰的上下兩個金屬片形成一對測試電極；所述熱源位于被測的介質材料的上部，以一定角度照射被測的介質材料上表面；所述溫度采集裝置包括溫度傳感器、溫度采集電路、溫度顯示電路，所述溫度傳感器放置在相鄰的上下兩個金屬片所形成的測試電極的中間介質層中，所述溫度傳感器與溫度采集電路連接，所述溫度采集電路與溫度顯示電路連接。

進一步的技術方案，被測的介質材料的四周還包覆有隔熱層。

進一步的技術方案，被測的介質材料底部還鋪有低溫層。

進一步的技術方案，所述低溫層為干冰層。

進一步的技術方案，所述金屬片為銅片。

進一步的技術方案，所述熱源為紅外加熱燈陣或太陽模擬器。

進一步的技術方案，所述被測的介質材料為環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺或聚四氟乙烯中的一種或者其中一種的改性介質材料，所述改性主要是通過摻雜玻璃粉、玻璃布等其他材料形成的新介質材料。