[發明專利]一種電纜可伸展和精確定位的空間電場儀

有效

• 申請號: 201811550348.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109813970B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 雷軍剛;宗朝;毛俊程;任建文;張從發;黎彪;劉澤;李世勛
• 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;G01R1/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;付雷杰

本發明公開了一種電纜可伸展和精確定位的空間電場儀，包括：復合電纜、繞線筒、導電滑環、光電計數器、自鎖電機、末端連接器、頂端連接器、彈性卷筒、信號處理單元和球形傳感器；復合電纜纏繞在繞線筒上，一端通過繞線筒內部安裝的導電滑環引接到末端連接器，復合電纜另一端穿入彈性卷筒中心，在彈性卷筒頂端與頂端連接器相連接；末端連接器與信號處理單元連接，頂端連接器與球形傳感器連接，構成電場儀信號傳輸路徑；繞線筒邊沿設有光電計數器，根據光電計數器控制繞線筒轉動的圈數，以控制復合電纜展開長度。本發明電場儀的復合電纜可伸展且精確定位。

技術領域

本發明涉及空間環境探測技術領域，具體涉及一種電纜可伸展和精確定位的空間電場儀。

背景技術

空間電場儀主要由信號處理單元、電場儀電纜和球形傳感器組成，其中球形傳感器安裝于伸桿頂端，信號處理單元安裝于伸桿系端，通過伸桿內部的電場儀電纜實現球形傳感器與信號處理單元的電氣連接，衛星發射前伸桿處于收攏狀態，衛星發射后伸桿展開，將電場儀球形傳感器推送到距離衛星本體近5米的太空中。

空間電場儀電纜是連接電場儀信號處理單元和球形傳感器的裝置，其作用有三：第一，實現電場儀信號處理單元和球形傳感器之間的信號傳輸；第二，配合伸桿精確控制球形傳感器伸出衛星本體的距離；第三，可隨伸桿收攏、展開，不出現互相卷繞、打結現象。

空間電場儀是進行電離層連續動態電場信息測量的高精度設備，利用雙探針電場探測原理，探針安裝在從衛星本體伸展出的伸桿頂端，浸沒在空間等離子環境中耦合和感應一定的相對電勢，之后利用空間兩點探針的電勢差反推電場強度。考慮到衛星的速度和地磁場，地球坐標系下兩點的電場為：

式中：u₁和u₂和分別為點1和點2的原位電勢；為從點1到點2的矢量；為系統的運動速度矢量；為系統所在位置的磁場矢量。

式(1)為矢量方程，若要求得空間某點電場強度，需要在三個空間維度上進行電場分量的測量，因此至少需要不在同一平面上的4個探針進行測量。空間電場儀正是利用4個不在同一平面上的球形傳感器進行空間電勢的精密測量。由式(1)知，若要精確測量電場強度，需精確測量電勢u，傳感器之間距離d，衛星速度v和地磁場強度B。其中速度v和磁場強度B由衛星總體給出，電勢u為需要電場儀精確測量，由此可知，距離d為定量值且需要電場儀電纜精確控制。

其次，電場儀球形傳感器安裝在伸桿頂端，需要通過安裝在伸桿內部的電場儀電纜傳輸球形傳感器+15V、-15V供電，球形傳感器溫度遙測信號，球形傳感器偏置電流信號和球形傳感器感應電勢信號，根據電場儀探測精度的需求，傳感器電纜需要具有良好的屏蔽效果，減小來自外界的干擾噪聲，提高電勢測量精度。

再者，電場儀電纜安裝于伸桿內部，和伸桿配合來精確控制伸桿展開的長度，由于電場儀探測精確的要求，必須嚴格控制電纜的熱膨脹系數、抗拉強度，這樣才能將傳感器之間的距離的變化控制到足夠小，以便將距離的變化對電場測量結果產生的影響控制在可接受的范圍內。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種電纜可伸展和精確定位的空間電場儀，電場儀的復合電纜可伸展且精確定位。

本發明采取的技術方案如下：

一種電纜可伸展和精確定位的空間電場儀，包括：復合電纜、繞線筒、導電滑環、光電計數器、自鎖電機、末端連接器、頂端連接器、彈性卷筒、信號處理單元和球形傳感器；

復合電纜纏繞在繞線筒上，一端通過繞線筒內部安裝的導電滑環引接到末端連接器，復合電纜另一端穿入彈性卷筒中心，在彈性卷筒頂端與頂端連接器相連接；末端連接器與信號處理單元連接，頂端連接器與球形傳感器連接，構成電場儀信號傳輸路徑；