[发明专利]一种振动式卫星表面悬浮电位探测装置

说明书

本发明提供了一种振动电极的探测卫星表面浮动电位的装置，所述探测装置包括：振动电极、磁动杆、电磁线圈、探测装置及引线电极共五个部分组合而成。所述振动电极为圆形碟片，采用铜制材料，振动电极安装在引线电极；所述引线电极为柱状结构，采用铜制材料，通过绝缘材料安装在磁动杆；所述磁动杆为鞭状结构，安装在探测装置上，磁动杆外套有电磁线圈。探测装置嵌入式安装在卫星表面，探测装置外表面与卫星外表面平齐。

技术领域

本发明涉及卫星防护领域，尤其涉及一种用于中高轨道卫星的卫星表面悬浮电位的探测装置。

背景技术

卫星表面由于空间等离子体的附着作用，会形成类似地面静电带电的表面充电，表面充电会造成卫星与空间环境之间存在电位差，此即卫星表面悬浮电位。当卫星表面与空间环境之间出现过大的电位差，便会造成卫星表面与空间环境或者表面不同部分出现放电，即如地面的静电放电。静电放电会释放出来电流脉冲、电磁脉冲及热脉冲，电流脉冲和电磁脉冲都会直接或间接耦合进卫星电子学系统，干扰甚至伤害卫星安全。因此，需要在卫星上安装表面电位探测装置，用来探测卫星表面与周围空间环境之间的电位差，以便为卫星在轨管理和故障诊断提供依据。

目前，对于卫星表面充电的表面电位进行探测的方法包括多种，诸如粒子分析法、表面伸杆法等。粒子分析法是利用表面电位会对来自空间不同带电粒子进行加速或减速的性质，分析由仪器探测到的表面处带电粒子能谱的改变来反演卫星表面的电位。表面伸杆法利用在表面安装金属枝杆，使得枝杆一端与卫星保持电位一致，另外一端与空间环境保持电位一致，而后探测伸杆两端的电位差。这两类方法中，前者存在着设备仪器过于复杂而后者存在着对卫星要求过高的问题。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种振动式表面悬浮电位探测装置，利用振动的方式探测卫星表面处的电场强度，再依据测得的卫星表面的电场强度并结合卫星的特征尺度，来反演卫星表面的电位，本方法特别适合用于中高轨道的卫星。

根据本发明的一种振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其特征在于，所述电位探测装置包括：振动电极、磁动杆、电磁线圈、探测装置外壳及引线电极，其中振动电极为片形，采用金属材料制成，安装在引线电极上；引线电极为柱状结构，采用金属材料制成，通过绝缘材料安装在磁动杆上；磁动杆为鞭状结构，安装在探测装置上，且磁动杆外套有电磁线圈；探测装置嵌入式安装在卫星表面，且探测装置外表面与卫星外表面垂直高度相差小于±2mm。

根据本发明的一个实施例的振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其中振动电极为尺寸为φ10mm×1mm的铜片，表面粗糙度小于0.01mm。

根据本发明的一个实施例的振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其中，磁动杆为有铜材料和磁致伸缩材料组合而成，受到磁场作用而发生变形摇摆。

根据本发明的一个实施例的振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其中，电磁线圈采用铜线绕制，受到电流激励会在周围产生磁场。

根据本发明的一个实施例的振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其中，引线电极与电流前置放大器相连，其后连接峰值保持和放大线路。

根据本发明的一个实施例的振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其中，探测装置还连接一激励线路，用于产生电磁线圈激励电流。

根据本发明的一个实施例的振动式卫星表面悬浮电位探测装置，其中，探测装置还连接至卫星接口电路，用于与卫星总线进行数据通信。

本发明的表面悬浮电位探测装置优点在于：可以实现对卫星表面的悬浮电位进行探测，同时避免对于卫星平台部分提出过多要求从而降低应用范围。

本发明的振动式卫星表面电位探测装置具有相对结构简单、原理清晰、安装要求低的特点。其可以安装在中高轨道的各类卫星上，用于探测卫星表面的悬浮电位。

附图说明