| 题名 | 星载电场探测仪及卫星充电特性研究 |
| 作者 | 杨集 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 夏善红 |
| 关键词 | 卫星充电 电场探测仪 充电仿真 SPIS 粒子室方法 |
| 其他题名 | Development of the spaceborne electric field sensor and investigation of the satellite charging characteristics |
| 中文摘要 | 近地空间电磁环境与地球和人类活动有着密切的联系，对太空中的电磁环境和等离子体特性进行研究，可应用于地震、火山等自然灾害的预报和监测以及分析空间天气对人类活动的影响。因此，对太空中的电磁参数进行测量和研究具有重要的意义。星载电场探测仪是电磁探测卫星的关键载荷，目前国内对星载电场探测仪的研究刚刚起步。在具体应用中，电磁探测卫星对卫星平台的电磁洁净度有较高的要求，并且卫星充电对空间等离子体的扰动会严重影响电场探测仪的测量精度。为了实现星载电场探测仪的国产化和保障电磁卫星上载荷的正常工作，本论文围绕双探针式电场探测仪的研制以及低轨卫星的充电特性开展了研究。 本文在对国外电场探测载荷广泛调研和深入研究的基础上，分别设计并制备了星外敏感探头的机械结构、敏感探头内检测电路和星内后端模拟单元电路，研制出了国内首个双探针式星载电场探测仪的原理样机。通过测试，原理样机的频带为DC-10MHz，其工作带宽优于国外同类的电场探测载荷，从而可获得更加丰富的电场信息。 在卫星充电研究方面，利用SPIS（Spacecraft Plasma Interaction System）软件，结合法国Demeter卫星电场探测仪的测量数据、运行经验以及本文在电场探测仪设计中遇到的一些难点，对以下三个方面开展了研究： 1) 研究了低轨卫星的基本充电特性。 分别研究了航天器体积对充电的影响，尾迹效应对等离子体环境的扰动特性，聚酰亚胺绝缘材料的充电特性，以及太阳能帆板暴露电极和卫星本体间的双探针效应。这些研究结果对于电磁卫星平台的设计具有重要的指导意义。 2) 对电场探测仪和等离子体间的相互作用开展了研究。 计算了敏感探头的I-V特性曲线，提供了敏感探头偏置电流的施加方法；研究了伸杆带电对电场测量的影响，为伸杆的设计提供了重要的依据；研究了敏感探头上两个冒顶的长度对电场测量的影响，并提出了冒顶的尺寸参数优化设计方法；研究了探头与卫星飞行方向夹角对电场测量的影响，用于指导四个敏感探头的方位布局。 3) 对电场探测仪在星上的安装和布局进行了优化。 通过研究，本文采用了与法国Demeter卫星不同的安装布局方案。首先，伸杆和卫星本体之间采用绝缘安装，研究表明，绝缘安装可有效的减小卫星本体电位漂移对电场测量的影响；其次，首次提出并研究了伸杆的主动电位控制技术，用以减小伸杆带电对电场测量的扰动；最后，综合考虑电场测量灵敏度和测量精度的要求，确定了四个探头的星上布局，并给出了电场数据在电场探测仪坐标系和卫星坐标系之间的转换关系。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 112 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.65.12/handle/80137/8737]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨集. 星载电场探测仪及卫星充电特性研究[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2009. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论