專利名稱：一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，屬于抗輻射加固領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前搭載的航天器深層介質(zhì)充電監(jiān)測(cè)儀直接測(cè)量的是導(dǎo)致深層介質(zhì)帶電的電子通量，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷航天器的充電程度，而不能直接測(cè)量深層介質(zhì)充電電位值。
鑒于此，提出了一種航天器深層介質(zhì)充電電位監(jiān)測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航天器內(nèi)部介質(zhì)充電電位，且測(cè)量過(guò)程不會(huì)對(duì)被測(cè)電位產(chǎn)生影響。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，所述裝置可以搭載到航天器上用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航天器內(nèi)部介質(zhì)帶電電位，且測(cè)量過(guò)程不會(huì)對(duì)被測(cè)電位產(chǎn)生影響，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，所述裝置包括電子過(guò)濾器、介質(zhì)樣品、感應(yīng)電極、音叉、信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路、壓電晶體、底座、樣品室內(nèi)壁和樣品室外殼；
其中，樣品室外殼為中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，底端和頂端有外沿；電子過(guò)濾器為頂端封閉、底端開(kāi)口的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，頂端有外沿，頂端中心設(shè)有圓形凹槽，保證引起內(nèi)帶電的電子通過(guò)；介質(zhì)樣品上表面鍍金屬膜且接地，下表面也鍍金屬膜，且下表面金屬膜上刻蝕出一個(gè)環(huán)形空隙，稱為刻蝕環(huán)，使金屬膜分割為兩部分，一部分為中心圓形部分，稱為環(huán)內(nèi)金屬膜，另一部分為外圍環(huán)形部分，稱為外圍金屬膜，環(huán)內(nèi)金屬膜、刻蝕環(huán)和外圍金屬膜構(gòu)成同心圓，外圍金屬膜接地；
樣品室外殼置于底座上方，其底端外沿與底座固連；中空的圓柱形樣品室內(nèi)壁套裝在樣品室外殼內(nèi)，樣品室內(nèi)壁的外徑與樣品室外殼內(nèi)徑相配合，樣品室內(nèi)壁底端與底座接觸；介質(zhì)樣品置于樣品室內(nèi)壁上方，其直徑與樣品室外殼內(nèi)徑相配合；電子過(guò)濾器套裝在樣品室外殼內(nèi)，且底端與介質(zhì)樣品接觸，頂端外沿與樣品室外殼頂端外沿固連；音叉置于介質(zhì)樣品、樣品室內(nèi)壁、底座構(gòu)成的腔室內(nèi)，與樣品室內(nèi)壁固連，感應(yīng)電極置于音叉上方和介質(zhì)樣品下方，音叉底部尖齒上安裝一個(gè)壓電晶體，壓電晶體外接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)音叉振動(dòng)；感應(yīng)電極外接信號(hào)處理電路。
所述電子過(guò)濾器頂端凹槽的直徑為15mm，凹槽下方過(guò)濾器的厚度為O. 2mm,凹槽之外的其它部分厚度為2mm ；
所述電子過(guò)濾器材料為鋁；
所述介質(zhì)樣品材料為聚酰亞胺,直徑為30mm,厚度為I. 6mm ；
所述介質(zhì)樣品上表面和下表面鍍的金屬膜為銅膜，下表面金屬膜的厚度為10nm， 刻蝕環(huán)的內(nèi)徑為14mm,外徑為20mm ；
所述介質(zhì)樣品與感應(yīng)電極之間的垂直距離為IOmm;3
所述樣品室內(nèi)壁厚度小于5mm ;
所述樣品室外殼和底座均米用金屬材料。
原理如下
所述裝置的樣品室外殼、底座、電子過(guò)濾器構(gòu)成的樣品室用來(lái)模擬航天器的外殼， 或者介質(zhì)樣品的外結(jié)構(gòu)，其上的電子過(guò)濾器決定了穿透電子能量。本發(fā)明所述裝置采用振動(dòng)電容式靜電感應(yīng)原理測(cè)量航天器內(nèi)部介質(zhì)樣品的充電電位，感應(yīng)電極與介質(zhì)樣品構(gòu)成一個(gè)電容，感應(yīng)電極由音叉振動(dòng)帶動(dòng)以正弦振蕩方式運(yùn)動(dòng)，隨著感應(yīng)電極的運(yùn)動(dòng)，該電容發(fā)生變化，則感應(yīng)電極上感應(yīng)出一個(gè)電流信號(hào)，該電流信號(hào)經(jīng)過(guò)外接信號(hào)處理電路處理后輸出電壓，即介質(zhì)樣品的電壓，也就是介質(zhì)深層充電電壓。
有益效果
(I)本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置體積小，重量輕，可以搭載到航天器上用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航天器內(nèi)部介質(zhì)帶電電位，且測(cè)量過(guò)程不會(huì)對(duì)被測(cè)電位產(chǎn)生影響，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
(2)本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，將介質(zhì)樣品、感應(yīng)電極隔離開(kāi)，得以采用動(dòng)電容方式測(cè)量深層介質(zhì)充電電位，使得測(cè)量過(guò)程不會(huì)影響介質(zhì)樣品的電荷累積。
(3)本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，介質(zhì)樣品上表面鍍金屬膜且接地，能夠避免電荷在介質(zhì)樣品表面上累積，避免介質(zhì)樣品表面充電，介質(zhì)樣品下表面金屬膜刻蝕環(huán)外圍部分接地可以避免邊緣效應(yīng)，使中間部分的電場(chǎng)均勻。
(4)本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，電子過(guò)濾器能夠過(guò)濾掉能量較低的電子，只透過(guò)可以導(dǎo)致航天器內(nèi)部介質(zhì)材料充電的電子。


圖I為本發(fā)明所述監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置的剖面圖2為本發(fā)明所述監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置中介質(zhì)樣品下表面的示意其中，1-1電子過(guò)濾器、1-2介質(zhì)樣品、1-3感應(yīng)電極、1-4音叉、1-5信號(hào)處理電路、1-6驅(qū)動(dòng)電路、1-7壓電晶體、1-8底座、1-9樣品室內(nèi)壁、1-10樣品室外殼、2-1外圍金屬膜、2-2刻蝕環(huán)、2-3環(huán)內(nèi)金屬膜。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明，但不限于此。
實(shí)施例I
如圖I所示，一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，所述裝置包括電子過(guò)濾器1-1、介質(zhì)樣品1-2、感應(yīng)電極1-3、首叉1-4、彳目號(hào)處理電路1-5、驅(qū)動(dòng)電路1-6、壓電晶體1-7、底座1-8、樣品室內(nèi)壁1-9和樣品室外殼1-10 ；
其中，樣品室外殼1-10為中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，底端和頂端有外沿；電子過(guò)濾器1-1 為頂端封閉、底端開(kāi)口的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，頂端有外沿，頂端中心設(shè)有圓形凹槽，保證引起內(nèi)帶電的電子通過(guò)；介質(zhì)樣品1-2上表面鍍金屬膜且接地，下表面也鍍金屬膜，且下表面金屬膜上刻蝕出一個(gè)環(huán)形空隙，稱為刻蝕環(huán)2-2，使金屬膜分割為兩部分，一部分為中心圓形部分，稱為環(huán)內(nèi)金屬膜2-3,另一部分為外圍環(huán)形部分,稱為外圍金屬膜2-1,環(huán)內(nèi)金屬膜2-3、刻蝕環(huán)2-2和外圍金屬膜2-1構(gòu)成同心圓，外圍金屬膜2-1接地，如圖2所示。
樣品室外殼1-10置于底座1-8上方，其底端外沿與底座1-8通過(guò)螺釘連接；中空的圓柱形樣品室內(nèi)壁1-9套裝在樣品室外殼1-10內(nèi)，樣品室內(nèi)壁1-9的外徑與樣品室外殼1-10內(nèi)徑相配合，樣品室內(nèi)壁1-9底端與底座1-8接觸；介質(zhì)樣品1-2置于樣品室內(nèi)壁 1-9上方，其直徑與樣品室外殼1-10內(nèi)徑相配合；電子過(guò)濾器1-1套裝在樣品室外殼1-10 內(nèi)，且底端與介質(zhì)樣品1-2接觸，頂端外沿與樣品室外殼1-10頂端外沿通過(guò)螺釘連接；音叉1-4置于介質(zhì)樣品1-2、樣品室內(nèi)壁1-9、底座1-8構(gòu)成的腔室內(nèi)，與樣品室內(nèi)壁1-9固連，感應(yīng)電極1-3置于音叉1-4上方和介質(zhì)樣品1-2下方,音叉1-4底部尖齒上安裝一個(gè)壓電晶體1-7，壓電晶體1-7外接驅(qū)動(dòng)電路1-6，驅(qū)動(dòng)音叉1-4振動(dòng)；感應(yīng)電極1-3外接信號(hào)處理電路 1-5 ；
所述電子過(guò)濾器1-1頂端凹槽的直徑為15mm,凹槽下方過(guò)濾器的厚度為O. 2mm,凹槽之外的其它部分厚度為2mm ；
所述電子過(guò)濾器1-1材料為鋁；
所述介質(zhì)樣品1-2材料為聚酰亞胺,直徑為30mm,厚度為I. 6mm ；
所述介質(zhì)樣品1-2上表面和下表面鍍的金屬膜為銅膜，下表面金屬膜的厚度為 IOnm,刻蝕環(huán)2-2的內(nèi)徑為14mm,外徑為20mm ；
所述介質(zhì)樣品1-2與感應(yīng)電極1-3之間的垂直距離為IOmm ；
所述樣品室內(nèi)壁1-9厚度小于5mm ;
所述樣品室外殼1-10和底座1-8均米用金屬材料。
原理如下
所述裝置的樣品室外殼1-10、底座1-8、電子過(guò)濾器1-1構(gòu)成的樣品室用來(lái)模擬航天器的外殼，或者介質(zhì)樣品1-2的外結(jié)構(gòu)，其上的電子過(guò)濾器1-1決定了穿透電子能量。本發(fā)明所述裝置采用振動(dòng)電容式靜電感應(yīng)原理測(cè)量航天器內(nèi)部介質(zhì)樣品1-2的充電電位，感應(yīng)電極1-3與介質(zhì)樣品1-2構(gòu)成一個(gè)電容，感應(yīng)電極1-3由音叉1-4振動(dòng)帶動(dòng)以正弦振蕩方式運(yùn)動(dòng)，隨著感應(yīng)電極1-3的運(yùn)動(dòng),該電容發(fā)生變化,則感應(yīng)電極1-3上感應(yīng)出一個(gè)電流信號(hào)，該電流信號(hào)經(jīng)過(guò)外接信號(hào)處理電路1-5處理后輸出電壓，即介質(zhì)樣品1-2的電壓，也就是介質(zhì)深層充電電壓。
本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述裝置包括電子過(guò)濾器(1-1)、介質(zhì)樣品(1-2)、感應(yīng)電極(1-3)、首叉(1-4)、彳目號(hào)處理電路(1-5)、驅(qū)動(dòng)電路(1-6)、壓電晶體(1-7)、底座(1-8)、樣品室內(nèi)壁(1-9)和樣品室外殼(1-10)； 其中，樣品室外殼(1-10)為中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，底端和頂端有外沿；電子過(guò)濾器(1-1)為頂端封閉、底端開(kāi)口的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，頂端有外沿，頂端中心設(shè)有圓形凹槽，保證引起內(nèi)帶電的電子通過(guò)；介質(zhì)樣品(1-2)上表面鍍金屬膜且接地，下表面也鍍金屬膜，且下表面金屬膜上刻蝕出一個(gè)環(huán)形空隙，稱為刻蝕環(huán)(2-2)，使金屬膜分割為兩部分，一部分為中心圓形部分，稱為環(huán)內(nèi)金屬膜(2-3),另一部分為外圍環(huán)形部分,稱為外圍金屬膜(2-1),環(huán)內(nèi)金屬膜(2-3)、刻蝕環(huán)(2-2)和外圍金屬膜(2-1)構(gòu)成同心圓，外圍金屬膜(2-1)接地； 樣品室外殼(1-10)置于底座(1-8)上方，其底端外沿與底座(1-8)固連；中空的圓柱形樣品室內(nèi)壁(1-9)套裝在樣品室外殼(1-10)內(nèi)，樣品室內(nèi)壁(1-9)的外徑與樣品室外殼(1-10)內(nèi)徑相配合，樣品室內(nèi)壁(1-9)底端與底座(1-8)接觸；介質(zhì)樣品(1-2)置于樣品室內(nèi)壁(1-9)上方，其直徑與樣品室外殼(1-10)內(nèi)徑相配合；電子過(guò)濾器(1-1)套裝在樣品室外殼(1-10)內(nèi)，且底端與介質(zhì)樣品(1-2)接觸，頂端外沿與樣品室外殼(1-10)頂端外沿固連；音叉(1-4)置于介質(zhì)樣品(1-2)、樣品室內(nèi)壁(1-9)、底座(1-8)構(gòu)成的腔室內(nèi)，與樣品室內(nèi)壁(1-9)固連，感應(yīng)電極(1-3)置于音叉(1-4)上方和介質(zhì)樣品(1-2)下方，音叉(1-4)底部尖齒上安裝一個(gè)壓電晶體(1-7)，壓電晶體(1-7)外接驅(qū)動(dòng)電路(1-6)，驅(qū)動(dòng)音叉(1-4)振動(dòng)；感應(yīng)電極(1-3)外接信號(hào)處理電路(1-5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述電子過(guò)濾器(1-1)頂端凹槽的直徑為15mm，凹槽下方過(guò)濾器的厚度為O. 2mm,凹槽之外的其它部分厚度為2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述電子過(guò)濾器(1-1)材料為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述介質(zhì)樣品(1-2)材料為聚酰亞胺，直徑為30mm,厚度為1.6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述介質(zhì)樣品(1-2)上表面和下表面鍍的金屬膜為銅膜，下表面金屬膜的厚度為10nm，刻蝕環(huán)(2-2)的內(nèi)徑為14mm,外徑為20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述介質(zhì)樣品(1-2)與感應(yīng)電極(1-3)之間的垂直距離為10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述樣品室內(nèi)壁(1-9)厚度小于5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，其特征在于所述樣品室外殼(1-10)和底座(1-8)均采用金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)航天器深層介質(zhì)充電電位的裝置，屬于抗輻射加固領(lǐng)域。所述裝置包括電子過(guò)濾器、介質(zhì)樣品、感應(yīng)電極、音叉、信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)電路、壓電晶體、底座、樣品室內(nèi)壁和樣品室外殼。所述裝置可以搭載到航天器上用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航天器內(nèi)部介質(zhì)帶電電位，且測(cè)量過(guò)程不會(huì)對(duì)被測(cè)電位產(chǎn)生影響，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102928652SQ201210490489
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者田立成, 郭寧, 張?zhí)炱? 高軍, 李娟 , 石紅 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所