介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，涉及測(cè)量電變量的裝置或系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。所述測(cè)試系統(tǒng)包括高壓靜電發(fā)生器，其電壓輸出端通過導(dǎo)線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；非接觸靜電電壓測(cè)試儀通過導(dǎo)線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；步進(jìn)電機(jī)控制器通過導(dǎo)線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；真空罐系統(tǒng)通過真空管與真空泵保持密閉連接；真空計(jì)通過導(dǎo)線、真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持連接。所述測(cè)試系統(tǒng)用于研究太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研究二次放電能量及其對(duì)太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機(jī)理提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【專利說明】介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測(cè)量介質(zhì)材料表面電量的裝置或系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)介質(zhì)表面電荷的深入研宄，人們可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)影響介質(zhì)表面充放電的本質(zhì)因素，還可以通過對(duì)材料表面電荷分布的研宄，分析介質(zhì)內(nèi)部及介質(zhì)交界面處的微觀介電現(xiàn)象，為研宄低氣壓環(huán)境下不同介質(zhì)材料的充放電特性，探索低氣壓環(huán)境下介質(zhì)表面帶電的機(jī)理，尋找新型的耐電強(qiáng)度高的介質(zhì)材料，提高低氣壓下真空中介質(zhì)材料的耐壓性提供依據(jù)。因此研宄低氣壓環(huán)境下介質(zhì)材料表面電荷充放電對(duì)于航天器材料的發(fā)展具有十分重要的意義。
[0003]介質(zhì)表面在低氣壓環(huán)境下會(huì)呈現(xiàn)遠(yuǎn)不同于地表環(huán)境的表面絕緣電阻率，電荷在介質(zhì)表面聚集是造成表面放電的原因，放電產(chǎn)生的脈沖會(huì)影響航天器電子系統(tǒng)的工作異常；弧光放電則會(huì)造成介質(zhì)表面燒毀，都會(huì)影響到航天器可靠性。一般處理方法是對(duì)介質(zhì)表面進(jìn)行低絕緣電阻率處理，如采用半導(dǎo)電膜等。進(jìn)一步的研宄是采用表面噴涂或表面處理解決表面帶電問題。低氣壓環(huán)境下介質(zhì)材料表面的帶電程度與空間帶電強(qiáng)度的關(guān)系是評(píng)價(jià)介質(zhì)材料可靠性的關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目。
[0004]在真實(shí)空間環(huán)境下的介質(zhì)帶電與放電過程極為復(fù)雜，不僅與介質(zhì)物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且受空間復(fù)雜多變環(huán)境的影響。比如太陽風(fēng)、沉降粒子、極光環(huán)境以及低通量高能宇宙射線對(duì)介質(zhì)的累積效應(yīng)等，需要進(jìn)行長(zhǎng)久不懈的試驗(yàn)研宄。
[0005]理想的介質(zhì)帶電與放電試驗(yàn)應(yīng)是綜合真空，高、低溫，電子束(或等離子體)，紫外線，X射線效應(yīng)等因素于一體的大型仿真試驗(yàn)，條件成熟時(shí)就應(yīng)考慮設(shè)計(jì)太空真實(shí)環(huán)境試驗(yàn)；如真空紫外輻射環(huán)境下介質(zhì)材料的冷熱循環(huán)壽命試驗(yàn)；真空紫外、X光輻射環(huán)境下介質(zhì)材料的冷熱循環(huán)壽命試驗(yàn)；真空紫外輻射條件下原子氧對(duì)介質(zhì)材料的腐蝕壽命試驗(yàn)以及三因子或多因子綜合效應(yīng)老化試驗(yàn)等。有條件時(shí)建立包含所有主要因素的綜合老化和加速老化試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006]在地面環(huán)境下如何保持模擬航天器太陽能電池陣表面帶有較高的靜電電位，并模擬太空低氣壓帶電環(huán)境，測(cè)試模擬的航天器介質(zhì)材料表面的靜電電壓，是當(dāng)前迫切需要解決的研宄課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，能夠?qū)橘|(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面給電并進(jìn)行電量測(cè)試，用于研宄太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研宄二次放電能量及其對(duì)太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機(jī)理提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)航天器表面材料及敏感部件進(jìn)行靜電起電、放電等效實(shí)驗(yàn)，為選取合適的抗靜電材料提供技術(shù)支撐。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)試系統(tǒng)包括真空罐系統(tǒng)和位于真空罐系統(tǒng)外側(cè)的非接觸靜電電壓測(cè)試儀、高壓靜電發(fā)生器、步進(jìn)電機(jī)控制器、真空泵和真空計(jì)，所述步進(jìn)電機(jī)控制器通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第一真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)的控制端連接，所述步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端通過絕緣連軸桿與第一絕緣垂直支架連接，所述第一絕緣垂直支架上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架，所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架的自由端設(shè)有噴電刷，所述第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架的自由端設(shè)有非接觸靜電傳感器，當(dāng)所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，噴電刷和非接觸靜電傳感器依次與絕緣載物臺(tái)相對(duì)，所述絕緣載物臺(tái)上設(shè)有被測(cè)介質(zhì)材料，所述被測(cè)介質(zhì)材料通過接地引線與真空罐的屏蔽罩連接，所述非接觸靜電傳感器通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第二真空引線接頭與非接觸靜電電壓測(cè)試儀連接，所述噴電刷通過導(dǎo)線與位于第一絕緣垂直支架內(nèi)彈簧的一端連接，彈簧的另一端設(shè)有金屬球，所述第一絕緣垂直支架的正下方設(shè)有與其相對(duì)的第二絕緣垂直支架，第二絕緣垂直支架上設(shè)有與金屬球相適配的金屬槽，所述金屬槽通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第三真空引線接頭與高壓靜電發(fā)生器連接，真空罐系統(tǒng)通過真空管與真空泵保持密閉連接，真空計(jì)通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第四真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持連接。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述第二絕緣垂直支架通過第三絕緣垂直支架與真空罐固定連接。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架之間的夾角為90° O
[0011]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:通過所述測(cè)試系統(tǒng)能夠進(jìn)行低氣壓環(huán)境下太陽電池陣等介質(zhì)材料表面電位影響實(shí)驗(yàn)，從而建立不同氣壓環(huán)境下太陽能電池陣列等介質(zhì)材料表面電位關(guān)系表達(dá)式；可以進(jìn)行低氣壓環(huán)境下不同材料、不同區(qū)間高壓放電影響實(shí)驗(yàn)，從而建立低氣壓環(huán)境下不同材料、不同區(qū)間的高壓放電關(guān)系表達(dá)式。通過所述測(cè)試系統(tǒng)能夠較為全面的掌握低氣壓環(huán)境下介質(zhì)材料表面電位影響規(guī)律。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型真空罐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]其中:1、真空罐系統(tǒng)2、非接觸靜電電壓測(cè)試儀3、高壓靜電發(fā)生器4、步進(jìn)電機(jī)控制器5、真空泵6、真空計(jì)7、導(dǎo)線8、真空罐9、第一真空引線接頭10、步進(jìn)電機(jī)11、絕緣連軸桿12、第一絕緣垂直支架13、第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架14、第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架15、噴電刷16、非接觸靜電傳感器17、絕緣載物臺(tái)18、被測(cè)介質(zhì)材料19、接地引線20、屏蔽罩21、第二真空引線接頭22、彈簧23、金屬球24、第二絕緣垂直支架25、金屬槽26、第三真空引線接頭27、真空管28、第四真空引線接頭29、第三絕緣垂直支架。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0017]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0018]如圖1-2所示，本實(shí)用新型公開了一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括真空罐系統(tǒng)I和位于真空罐系統(tǒng)I外側(cè)的非接觸靜電電壓測(cè)試儀2、高壓靜電發(fā)生器3、步進(jìn)電機(jī)控制器4、真空泵5和真空計(jì)6。所述步進(jìn)電機(jī)控制器4通過導(dǎo)線
7、位于真空罐8上的第一真空引線接頭9與真空罐系統(tǒng)I內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)10的控制端連接，所述步進(jìn)電機(jī)10的動(dòng)力輸出端通過絕緣連軸桿11與第一絕緣垂直支架12連接，操作步進(jìn)電機(jī)10能夠使第一絕緣垂直支架12轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]所述第一絕緣垂直支架12上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14，所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14之間的夾角為90°。所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13的自由端設(shè)有噴電刷15，所述第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14的自由端設(shè)有非接觸靜電傳感器16。當(dāng)所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14在步進(jìn)電機(jī)10的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，噴電刷15和非接觸靜電傳感器16依次與絕緣載物臺(tái)17相對(duì)。所述絕緣載物臺(tái)17上設(shè)有被測(cè)介質(zhì)材料18，所述被測(cè)介質(zhì)材料18通過接地引線19與真空罐8的屏蔽罩20連接。
[0020]所述非接觸靜電傳感器16通過第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13內(nèi)的導(dǎo)線7、位于真空罐上的第二真空引線接頭21與非接觸靜電電壓測(cè)試儀2連接，所述噴電刷15通過第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14內(nèi)的導(dǎo)線7與位于第一絕緣垂直支架12內(nèi)彈簧22的一端連接。彈簧22的另一端設(shè)有金屬球23，所述第一絕緣垂直支架12的正下方設(shè)有與其相對(duì)的第二絕緣垂直支架24，所述第二絕緣垂直支架24通過第三絕緣垂直支架29與真空罐8固定連接。第二絕緣垂直支架24上設(shè)有與金屬球23相適配的金屬槽25。所述金屬槽25通過導(dǎo)線7、位于真空罐上的第三真空引線接頭26與高壓靜電發(fā)生器3連接。當(dāng)所述步進(jìn)電機(jī)10帶動(dòng)一絕緣垂直支架12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧22端部的金屬球23可以進(jìn)入第二絕緣垂直支架24上的金屬槽25內(nèi)，金屬球23接觸金屬槽25與高壓靜電發(fā)生器3實(shí)現(xiàn)電連接。
[0021]真空罐系統(tǒng)I通過真空管27與真空泵5保持密閉連接，真空泵5用于將真空罐8抽成真空狀態(tài)；真空計(jì)6通過導(dǎo)線7、位于真空罐上的第四真空引線接頭28與真空罐系統(tǒng)保持連接，真空計(jì)6用于測(cè)量真空罐8內(nèi)的真空程度。
[0022]在真空泵5的作用下，真空罐內(nèi)達(dá)到KT4Pa的大氣壓。手動(dòng)操作步進(jìn)電機(jī)控制器4使得步進(jìn)電機(jī)10通過絕緣連軸桿11、第一垂直絕緣支架12連帶導(dǎo)線、第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13、噴電刷15、第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14、非接觸電壓傳感器16旋轉(zhuǎn)，直到金屬球與金屬槽25接觸導(dǎo)通，這時(shí)噴電刷15旋轉(zhuǎn)至被測(cè)介質(zhì)材料18正上方，高壓靜電發(fā)生器3產(chǎn)生的高電壓通過導(dǎo)線、第三真空引線插頭26、導(dǎo)線、金屬槽25、金屬球23、彈簧22輸送到噴電刷15 ;噴電刷15在高電壓作用下發(fā)生電暈放電使得正下方的被測(cè)介質(zhì)材料18表面帶電；
[0023]手動(dòng)操作步進(jìn)電機(jī)控制器4使得步進(jìn)電機(jī)10通過絕緣連軸桿11、第一垂直絕緣支架12連帶第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13、噴電刷15、第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14、非接觸電壓傳感器16旋轉(zhuǎn)90度，這時(shí)金屬球23脫離金屬槽25，非接觸靜電傳感器16旋轉(zhuǎn)至被測(cè)介質(zhì)材料18正上方；被測(cè)介質(zhì)材料18所帶表面電壓通過非接觸電壓傳感器16、導(dǎo)線、第二真空引線接頭21傳送至非接觸靜電電壓測(cè)試儀2上測(cè)得其表面電壓值。
[0024]所述測(cè)試系統(tǒng)用于研宄太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研宄二次放電能量及其對(duì)太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機(jī)理提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)航天器表面材料及敏感部件進(jìn)行靜電起電、放電等效實(shí)驗(yàn)，為選取合適的抗靜電材料提供技術(shù)支撐。
【權(quán)利要求】
1.一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)試系統(tǒng)包括真空罐系統(tǒng)(I)和位于真空罐系統(tǒng)(I)外側(cè)的非接觸靜電電壓測(cè)試儀(2)、高壓靜電發(fā)生器(3)、步進(jìn)電機(jī)控制器(4)、真空泵(5)和真空計(jì)(6)，所述步進(jìn)電機(jī)控制器(4)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐(8)上的第一真空引線接頭(9)與真空罐系統(tǒng)(I)內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)(10)的控制端連接，所述步進(jìn)電機(jī)(10)的動(dòng)力輸出端通過絕緣連軸桿(11)與第一絕緣垂直支架(12)連接，所述第一絕緣垂直支架(12)上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)，所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)的自由端設(shè)有噴電刷(15)，所述第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)的自由端設(shè)有非接觸靜電傳感器(16)，當(dāng)所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)在步進(jìn)電機(jī)(10)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，噴電刷(15)和非接觸靜電傳感器(16)依次與絕緣載物臺(tái)(17)相對(duì)，所述絕緣載物臺(tái)(17)上設(shè)有被測(cè)介質(zhì)材料(18)，所述被測(cè)介質(zhì)材料(18)通過接地引線(19)與真空罐(8)的屏蔽罩(20)連接，所述非接觸靜電傳感器(16)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐上的第二真空引線接頭(21)與非接觸靜電電壓測(cè)試儀(2)連接，所述噴電刷(15)通過導(dǎo)線(7)與位于第一絕緣垂直支架(12)內(nèi)彈簧(22)的一端連接，彈簧(22)的另一端設(shè)有金屬球(23)，所述第一絕緣垂直支架(12)的正下方設(shè)有與其相對(duì)的第二絕緣垂直支架(24 )，第二絕緣垂直支架(24 )上設(shè)有與金屬球(23 )相適配的金屬槽(25 )，所述金屬槽(25)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐上的第三真空引線接頭(26)與高壓靜電發(fā)生器(3)連接，真空罐系統(tǒng)(I)通過真空管(27)與真空泵(5)保持密閉連接，真空計(jì)(6)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐上的第四真空引線接頭(28)與真空罐系統(tǒng)保持連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述第二絕緣垂直支架(24)通過第三絕緣垂直支架(29)與真空罐(8)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)之間的夾角為90°。
【文檔編號(hào)】G01R29/24GK204203368SQ201420696121
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】孫永衛(wèi), 蘇銀濤, 劉存禮, 曹鶴飛, 楊潔, 張希軍, 原青云, 劉浩, 蒙志成, 熊久良 申請(qǐng)人:中國人民解放軍軍械工程學(xué)院