一种用于航天器表面带电效应的监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天探测技术领域，尤其涉及一种用于航天器表面带电效应的监测装置。
【背景技术】
[0002]在太空中运行的航天器会受到空间高能带电粒子的冲击、碰撞，使得航天器结构地变化，从而导致仪器电位的参考点浮动，并且使得一些在轨的探测数据出现误差，特别是在大型航天器上，不同区域的电位是不同的，这种电位差会导致卫星结构体系的电荷流动，严重时会产生放电，对科学仪器造成破坏，损害航天器的安全。
[0003]国内早期的研宄对于卫星带电效应重视程度并不高，而随着近几年太阳活动剧烈程度提高，空间环境日趋恶劣，带电效应对卫星的损害程度逐渐加重，使得国内多颗卫星相继出现严重故障，据分析都与带电效应相关。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，为了能够有效监测出在轨运行的航天器表面受空间高能带电粒子的影响所导致的带电效应状况，提供一种用于航天器表面带电效应的监测装置。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种用于航天器表面带电效应的监测装置，包括:驱动模块、电位传感器、模拟信号处理电路和数字信号处理电路；所述的电位传感器通过驱动模块的频率驱动以连续采集航天器表面的带电信号；所述的模拟信号处理电路接收带电信号依次进行前置放大、低通滤波、移相、相敏解调、积分及高压放大处理，并将高压放大后的信号反馈至电位传感器，与电位传感器采集的航天器表面的带电信号进行波形叠加，以抵消系统非线性失真误差；波形叠加的信号经模拟信号处理电路依次进行前置放大、低通滤波、移相、相敏解调和积分后生成模拟信号；所述的数字信号处理电路将从模拟信号处理电路接收的模拟信号进行模数转换，并将生成的数字信号输出。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，所述的电位传感器包括:转接器、压电陶瓷、感应电极、传感器底座和传感器外壳；所述的传感器底座和传感器外壳均为圆筒形结构，该传感器底座套设于传感器外壳的下端；所述的压电陶瓷设置于传感器底座内，其上端通过转接器与感应电极绝缘固定；所述的感应电极设置于传感器底座的上端开口处，该感应电极与嵌入传感器外壳内的航天器表面形成平行板电容；所述的平行板电容通过驱动模块驱动压电陶瓷沿垂直感应极板的方向运动，使得感应电极感应形成航天器表面的带电信号。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述传感器底座的内径为11mm，厚度为1mm，高度为18_，该传感器底座的下端向外延伸成直径为26_的圆环形结构。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述传感器外壳的内径为9mm，厚度为1mm，高度为29mm，该传感器外壳的上端向外延伸成直径为26mm的圆环形结构。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述的转接器采用聚四氟乙烯材料制成。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述的传感器底座和传感器外壳均采用铜金属制成。
[0011]本发明的一种用于航天器表面带电效应的监测装置的优点在于:
[0012]本发明的监测装置能够对航天器表面电位进行实时监测，采用电路的闭环设计，当系统出现非线性失真时，电位传感器输出端的非线性失真与其输入端的波形叠加，则净输入信号经过放大后与非线性失真抵消，能够有效提高装置的线性度与稳定性，同时提高了探测精度。另外，所述电位传感器的体积小、重量轻，能够搭载到航天器内部各个位置进行全面的表面电位监测，并且采用非接触式测量，使得电位传感器不与航天器的被测表面接触，不会对被测表面的电荷测量产生影响。
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例中的一种用于航天器表面带电效应的监测装置的结构示意图。
[0014]图2是本发明实施例中的电位传感器结构示意图。
[0015]图3是本发明实施例中的监测装置在航天器上的位置关系图。
[0016]附图标记
[0017]1、传感器外壳 2、传感器底座 3、航天器表面
[0018]4、感应电极 5、压电陶瓷 6、转接器
[0019]7、航天器8、电位传感器 9、电子学箱
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明所述的一种用于航天器表面带电效应的监测装置进行详细说明。
[0021]如图1所示，本发明的一种用于航天器表面带电效应的监测装置，包括:驱动模块、电位传感器、模拟信号处理电路和数字信号处理电路；所述的电位传感器通过驱动模块的频率驱动以连续采集航天器表面的带电信号；所述的模拟信号处理电路接收带电信号依次进行前置放大、低通滤波、移相、相敏解调、积分及高压放大处理，并将高压放大后的信号反馈至电位传感器，与电位传感器采集的航天器表面的带电信号进行波形叠加，以抵消系统非线性失真误差；波形叠加的信号经模拟信号处理电路依次进行前置放大、低通滤波、移相、相敏解调和积分后生成模拟信号；所述的数字信号处理电路将从模拟信号处理电路接收的模拟信号进行模数转换，并将生成的数字信号输出。
[0022]所述的模拟信号处理电路可通过设有的前置放大器、滤波器、移相器、相敏解调器、积分器及高压放大器分别实现信号的前置放大、低通滤波、移相、相敏解调、积分及高压放大功能。另外，所述的数字信号处理电路可通过设有的A/D转换器实现信号的模数转换功能，并将生成的数字信号通过设有的微处理器进行采集，并将采集到的数据发送至卫星数传。
[0023]本发明的监测装置采用闭环设计，将电位传感器探测到的电流信号进行前置放大、滤波、移相、相敏解调和积分处理后的信号反馈至探测信号的输入端，形成闭环工作模式，采用闭环工作模式即引入负反馈回路，当系统出现非线性失真时，电位传感器输出端的非线性失真与其输入端的波形叠加，则净输入信号经过放大后与非线性失真抵消，从而提高了系统的稳定性。
[0024]基于上述结构的监测装置，如图2所示，在本实施例中，所述的电位传感器包括:转接器6、压电陶瓷5、感应电极4、传感器底座2和传感器外壳I ;其中传感器底座2和传感器外壳I均为圆筒形结构，该传感器底座2套设于传感器外壳I的下端，可通过螺丝进行固定。
[0025]所述的压电陶瓷5设置于传感器底座2内部，可通过螺丝与传感器底座2进行固定；所述的感应电极4设置于压电陶瓷5的上方，并通过转接器6与压电陶瓷5绝缘固定。所述的感应电极4设置于传感器底座2的上端开口处，该感应电极4与嵌入传感器外壳I内的航天器表