一種衛(wèi)星深層充電探測裝置、系統(tǒng)及衛(wèi)星的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星防護領域，尤其涉及一種衛(wèi)星深層充電探測裝置、系統(tǒng)及衛(wèi)星。
【背景技術】
[0002]衛(wèi)星內部介質或不接地導體由于高能粒子作用，會形成類似地面靜電帶電的衛(wèi)星深層充電，也即空間帶電粒子在內部介質中累積，會造成介質內部電荷積累而形成內部不均與電場或者與周圍的大電位差。當介質內部電場強度集中超過材料閾值或者與周圍電壓差超過閾值，便會造成衛(wèi)星內部介質不同部分之間出現(xiàn)放電，即如地面的靜電放電。靜電放電會釋放出來電流脈沖、電磁脈沖及熱脈沖，電流脈沖和電磁脈沖都會直接或間接耦合進衛(wèi)星電子學系統(tǒng)，干擾甚至傷害衛(wèi)星安全。因此，需要在衛(wèi)星上深層充電探測裝置，用來探測衛(wèi)星深層充電的危險程度，以便為衛(wèi)星在軌管理和故障診斷提供依據(jù)。
[0003]目前，對于衛(wèi)星深層充電的探測的方法也可以采取空間粒子能譜分析方法，也即利用半導體等傳感器將空間粒子能譜進行精確測量，而后利用深層充電判據(jù)進行分析。這類方法，由于需要半導體等傳感器，存在著設備儀器結構復雜和對衛(wèi)星資源要求多的問題。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明在于，為了克服上述問題，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星深層充電探測裝置、系統(tǒng)及衛(wèi)星。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星深層充電探測裝置，所述裝置包含:金屬板1、敞口的外殼4、電荷收集板2和繼電器5 ;所述金屬板1位于外殼4的敞口處；所述電荷收集板2位于外殼4的內部，且該電荷收集板2與外殼4的底面平行放置；所述電荷收集板2與外殼4絕緣；
[0006]所述繼電器5位于外殼4上，且該繼電器5與電荷收集板2通過導線相連。
[0007]可選的，上述外殼4為圓筒結構或者為方體結構。
[0008]可選的，當外殼4為圓筒結構時，所述電荷收集板2的直徑小于外殼4的內徑，且通過絕緣環(huán)3將電荷收集板2放置在外殼4內部。
[0009]可選，上述繼電器5放置在外殼4側面或底板的內壁上；或所述繼電器5放置外殼4側面或底板的外壁上。
[0010]可選的，上述金屬板1采用招合金材料，且厚度為0.5mm。
[0011]可選的，上述電荷收集板2米用招合金材料，且厚度為5.5mm。
[0012]此外，本發(fā)明還提供一種探測系統(tǒng)，該探測系統(tǒng)基于上述記載的探測裝置，所述探測系統(tǒng)包含:探測裝置和控制單元；所述控制單元用于控制探測裝置包含的繼電器5的斷開或導通；所述探測裝置用于當繼電器關閉時測量衛(wèi)星內部的深層充電情況。
[0013]可選的，上述控制單元包含:控制電路，前置放大器、成形電路、主放大器、峰保電路和衛(wèi)星接口電路；所述控制電路的輸出端與探測裝置包含的繼電器5相連，繼電器5的輸出端與前置放大器的輸入端向量，前置放大器的輸出端與成形電路的輸入端相連，成形電路的輸出端與主放大器的輸入端相連，主放大器的輸出端與峰保電路的輸入端相連，峰保電路的輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸入輸出端與衛(wèi)星接口電路相連實現(xiàn)雙向通信。
[0014]最后本發(fā)明還提供了一種內部嵌入上述記載的探測裝置的衛(wèi)星，和一種內部嵌入上述記載的探測系統(tǒng)的衛(wèi)星。
[0015]本發(fā)明利用遮擋金屬板模擬衛(wèi)星蒙皮的阻擋低能量空間粒子效果，再利用金屬電極對穿透遮擋金屬板的空間帶電粒子進行電荷收集，結合遮擋金屬板和電荷收集板厚度參數(shù)并利用電荷收集極所測量到的電流值，就可以給出衛(wèi)星深層充電的危險程度，本方法特別適合用于中高軌道的衛(wèi)星。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的衛(wèi)星深層充電探測裝置優(yōu)點在于:可以實現(xiàn)對衛(wèi)星深層進行探測，同時避免對于衛(wèi)星平臺部分提出過多要求從而降低應用范圍。本發(fā)明的衛(wèi)星深層充電探測裝置具有相對結構簡單、原理清晰、安裝要求低的特點。其可以安裝在中高軌道的各類衛(wèi)星上，用于探測衛(wèi)星深層充電。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的一種深層充電探測裝置在衛(wèi)星位置示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的衛(wèi)星深層充電探測裝置結構示意圖。
[0019]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的絕緣環(huán)示意圖。
[0020]圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的絕緣環(huán)的A-A向剖面示意圖。
[0021]圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的探測裝置的電氣實現(xiàn)原理框圖。
[0022]附圖標記
[0023]1、金屬遮擋板2、電荷收集極3、絕緣環(huán)4、外殼5、繼電器
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明所述的衛(wèi)星深層充電探測裝置進行詳細說明。
[0025]如圖1和2所示，為解決用于衛(wèi)星深層充電探測的空間粒子能譜測量方法的對衛(wèi)星平臺需求高的問題，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星深層充電探測裝置，利用遮擋金屬板模擬衛(wèi)星蒙皮的阻擋低能量空間粒子效果，再利用金屬電極對穿透遮擋金屬板的空間帶電粒子進行電荷收集，結合遮擋金屬板和電荷收集板厚度參數(shù)并利用電荷收集極所測量到的電流值，就可以給出衛(wèi)星深層充電的危險程度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星深層充電探測裝置包括:遮擋金屬板1、電荷收集板2、絕緣環(huán)3、外殼(即探測裝置外殼)4及繼電器5 ;其中所述遮擋金屬板1為片形結構，采用金屬材料制成，安裝在所述探測裝置外殼4上；所述電荷收集板2為片形結構，采用金屬材料制成，通過絕緣環(huán)3安裝在所述探測裝置外殼4上；所述電荷收集極2通過導線與繼電器5相連，繼電器受到控制電路控制；所述絕緣環(huán)2為卡槽結構，安裝在所述探測裝置上，結構內表面有凹槽，凹槽尺寸與所述電荷收集板2匹配。所述探測裝置嵌入式安裝在衛(wèi)星表面，且所述探測裝置的朝向太空方向沒有遮擋。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其中，遮擋金屬板1的厚度為0.5mm,厚度誤差范圍小于0.1mm。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其中，電荷收集極2的厚度為大于0.5mm,厚度誤差范圍小于0.1mm。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其中，電荷收集極2通過導線與繼電器相連，其后連接峰值保持和放大線路。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其中，探測裝置還包含衛(wèi)星接口電路，用于與衛(wèi)星總線進行數(shù)據(jù)通信。
[0031]在此實施例中，本發(fā)明的探測裝置嵌入式安裝在衛(wèi)星表面，且所述探測裝置的朝向太空方向沒有遮擋。
[0032]在此實施例中，本發(fā)明的遮擋金屬板1的厚度為0.5mm，采用鋁合金材料，用于吸收能量小于350keV電子和能量小于8.7MeV的質子；并且厚度誤差范圍小于0.1mm，避免由于厚度誤差大而造成分析結果誤差過大。電荷收集極2的厚度為大于5.5_，采用鋁合金材料，用于吸收能量小于2.64MeV的電子和能量小于36.0MeV的質子所攜帶電荷；厚度誤差范圍小于0.1mm,盡量避免由于厚度誤差而造成測量結果誤差過大。
[0033]圖3和4所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施案例的絕緣環(huán)結構圖和剖面示意圖，絕緣環(huán)結構用于隔離電荷收集極和圓筒，并同時固定電荷收集極。絕緣環(huán)的內表面結構為凹型用來固定電荷收集極，外表面為配合探測裝置外殼的內表面結構和尺寸。
[0034]圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的探測裝置的電氣實現(xiàn)原理框圖，其中虛線中的各個部件構成該探測裝置?？刂齐娐芬砸欢ǖ闹芷诳刂评^電器的動作，繼電器受到控制電路的控制周期性進行通斷，在繼電器導通的狀態(tài)前置放大器收到電流脈沖信號進行轉換放大，而后進行信號成形、再放大、峰值保持，而后信號被控制電路接收處理轉發(fā)給衛(wèi)星接口電路。
[0035]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種衛(wèi)星深層充電探測裝置，其特征在于，所述裝置包含:金屬板(1)、敞口的外殼(4)、電荷收集板(2)和繼電器(5)； 所述金屬板(1)位于外殼(4)的敞口處； 所述電荷收集板⑵位于外殼⑷的內部，且該電荷收集板⑵與外殼⑷的底面平行放置；所述電荷收集板(2)與外殼(4)絕緣； 所述繼電器(5)位于外殼(4)上，且該繼電器(5)與電荷收集板(2)通過導線相連。2.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其特征在于，所述外殼(4)為圓筒結構或者為方體結構。3.根據(jù)權利要求1或2所述的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其特征在于，當外殼(4)為圓筒結構時，所述電荷收集板(2)的直徑小于外殼(4)的內徑，且通過絕緣環(huán)(3)將電荷收集板(2)放置在外殼⑷內部。4.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其特征在于，所述繼電器(5)放置在外殼(4)側面或底板的內壁上；或 所述繼電器(5)放置外殼⑷側面或底板的外壁上。5.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其特征在于，所述金屬板(1)采用鋁合金材料，所述金屬板的厚度為0.5mm且厚度誤差范圍小于0.1_。6.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星深層充電探測裝置，其特征在于，所述電荷收集板(2)采用鋁合金材料，所述電荷收集板的厚度為5.5_且厚度誤差范圍小于0.1_。7.一種探測系統(tǒng)，該探測系統(tǒng)基于權利要求1-4任意一個權利要求記載的探測裝置，其特征在于，所述探測系統(tǒng)包含:探測裝置和控制單元； 所述控制單元用于控制探測裝置包含的繼電器(5)的斷開或導通； 所述探測裝置用于當繼電器關閉時測量衛(wèi)星內部的深層充電情況。8.根據(jù)權利要求7所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包含:控制電路，前置放大器、成形電路、主放大器、峰保電路和衛(wèi)星接口電路； 所述控制電路的輸出端與探測裝置包含的繼電器(5)相連，繼電器(5)的輸出端與前置放大器的輸入端向量，前置放大器的輸出端與成形電路的輸入端相連，成形電路的輸出端與主放大器的輸入端相連，主放大器的輸出端與峰保電路的輸入端相連，峰保電路的輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸入輸出端與衛(wèi)星接口電路相連實現(xiàn)雙向通信。9.一種內部嵌入權利要求1-6中任意一條權利要求記載的探測裝置的衛(wèi)星。10.一種內部嵌入權利要求7-8中任意一條權利要求記載的探測系統(tǒng)的衛(wèi)星。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星深層充電探測裝置、系統(tǒng)及衛(wèi)星，包括：遮擋金屬板、電荷收集板、絕緣環(huán)、探測裝置外殼及繼電器；其中所述遮擋金屬板為片形結構，采用金屬材料制成，安裝在所述探測裝置外殼上；所述電荷收集板為片形結構，采用金屬材料制成，通過絕緣環(huán)安裝在所述探測裝置外殼上；所述電荷收集極通過導線與繼電器相連，繼電器受到控制電路控制；所述絕緣環(huán)為環(huán)狀結構，安裝在所述探測裝置上，環(huán)形結構內表面有凹槽，凹槽尺寸與所述電荷收集板匹配；所述探測裝置嵌入式安裝在衛(wèi)星表面，且所述探測裝置的朝向太空方向沒有遮擋。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105277817
【申請?zhí)枴緾N201410342354
【發(fā)明人】楊垂柏, 張珅毅, 曹光偉, 張斌全, 荊濤, 梁金寶
【申請人】中國科學院空間科學與應用研究中心
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月17日