[發明專利]一種單粒子效應自動化測試系統

在審

• 申請號: 201711115164.9
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109782102A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 劉金國;李振新;李正;劉曉源;張廣興
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01R31/01
• 分類號: G01R31/01;G01R31/265
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發明涉及一種單粒子效應自動化測試系統，四自由度機械機構，連接遠程控制系統，用于放置測試目標，接收遠程控制系統的運動控制指令，單粒子發射設備，連接遠程控制系統，接收遠程控制系統的開關控制指令，三維重構子系統，連接遠程控制系統，接收遠程控制系統的開關控制指令，遠程控制系統，接收三維重構子系統反饋的測試目標的位置信息和類型信息。本發明應用于空間輻射效應模擬試驗技術領域，創新采用自動化控制操作的方式，解決了傳統單粒子效應地面測試中低效和人工頻繁操作的問題，而且提供全自動和無人化的操作模式，大大提高了測試的效率、測量的精度以及測試人員的安全性，同時也提高了測試設備的利用率，降低了測試試驗的成本。

技術領域

本發明涉及空間輻射效應模擬試驗技術領域，具體地說是一種單粒子效應自動化測試系統。

背景技術

宇宙射線中的高能粒子射入半導體器件后，在其靈敏體積中沉積能量，引起器件翻轉、鎖定、甚至燒毀等現象，稱為單粒子效應。空間環境中存在很多高能帶電粒子，衛星、空間站等多種航天器在宇宙空間運行時，經常會受到高能帶電粒子的輻射，從而產生單粒子效應。單粒子效應對航天器電子學系統有嚴重的危害，是誘發航天器異常和故障的主要原因之一，影響著各種航天器的可靠性和使用壽命。

另外，隨著航天器元器件的集成度不斷提高，單粒子效應出現的頻率也不斷提高，危害也越來越大。因此，對電子設備和元器件進行單粒子效應測試，已經成為航天產品研制的必要工序之一。

現有技術中對被測元器件進行單粒子效應地面模擬試驗，主要采用高能帶電粒子輻照的方式，一般采用的測試方法如下：第一步，將待測元器件放置在測試工裝上；第二步，人工調節測試工裝，保證被測元器件處于輻照區域；第三步，人工測量被測器件距離輻照窗口的實際距離，并按測試要求，調整被測器件至初始位置和初始角度；第四步，人員撤離，被測產品通電，同時打開加速器產生高能帶電粒子，輻射到被測器件上；第五步，關閉加速器，等待測試區域安全處理完畢；第六步，人員進入測試區，調節測試工裝，使被測器件處于另一要求距離或角度；第七步，人員撤離后打開加速器，再次進行測試；第八步，重復上述第五步至第七步，直至被測器件完成所有測試距離要求，關閉加速器；第九步，人員進入測試區，人工調整測試工裝，使另外一個元器件進入輻照區域，開始進行測試；第十步，重復上述步驟，直至檢測完畢，整個過程通電測試元器件，檢驗元器件性能。

采用現有的測試工裝和測試方法，整個檢測過程需要進行很多次人工操作，尤其當被測產品上有多個元器件或者有多個被測產品需要進行測量時，人工調整的次數更多，不但浪費測試資源，還導致整個檢測過程不連續，使得檢測效率也非常低；另外，測試環境具有一定的輻射隱患，每次進入測試區操作均需要進行專業防護，現有測試過程中，測試人員需頻繁進入測試區進行人工操作，具有較大的安全隱患；同時，由于不同元器件厚度和外形不同，輻照表面的回轉中心不同，采用人工進行操作存在較大的調節誤差，輻照表面空間定位精度差，不能為單粒子測試提供精確地輻照測試數據。

因此，如何在單粒子效應測試中對電子元器件進行高效、準確和安全地測試，日益成為空間輻射效應模擬試驗研究的重點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種單粒子效應自動化測試系統，解決了傳統單粒子效應地面測試中低效和人工頻繁操作的問題，實現單粒子地面測試過程的自動化、高精度和遠程自主控制的功能，達到單粒子地面測試高效、準確和安全的目的。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種單粒子效應自動化測試系統，在控制室內設置：四自由度機械機構，連接遠程控制系統，用于放置測試目標，接收遠程控制系統的運動控制指令，使測試目標可以沿X、Y、Z軸方向移動，以及繞Z軸旋轉；單粒子發射設備，連接遠程控制系統，接收遠程控制系統的開關控制指令，用于發射離子束流到測試目標；三維重構子系統，連接遠程控制系統，接收遠程控制系統的開關控制指令，采集測試目標的圖像信息，將圖像信息轉化為三維數據進行分析，識別出測試目標的位置信息和類型信息，并反饋給遠程控制系統；