[发明专利]一种空间电场探测仪地面等离子体模拟环境实验测试系统

说明书

本发明提供一种空间电场探测仪地面等离子体模拟环境实验测试系统，主要由等离子体实验舱，位于实验舱内的朗缪尔探针、阻滞势等离子体分析仪、电场探测仪传感器、固定台架、可移动台架，及位于实验舱外的稳定的离子源、太阳模拟器、空间电场探测仪信号处理单元、空间电场探测仪地检设备组成；两个电场探测仪传感器安装在固定台架上，另外两个电场探测仪传感器安装在可移动台架上；一个朗缪尔探针等间距悬吊于固定台架上的两传感器之间，另一个朗缪尔探针和阻滞势等离子体分析仪悬吊于可移动台架上的两个传感器之间；稳定的离子源位于实验舱的一端，太阳模拟器位于实验舱的侧壁上。该方法能够实现空间电场探测仪地面实验验证、性能测试与分析评估。

技术领域

本发明涉及一种空间电场探测仪地面等离子体模拟环境实验测试系统及方法，特别是针对电离层(ionosphere)卫星平台应用空间电场探测仪地面等离子体模拟环境实验验证与测试方法，属于空间物理研究与空间环境探测领域。

背景技术

空间电场是研究空间物理、空间天气学和空间环境的重要参量。空间电场探测仪用以监测空间电场状态,不仅能为地震监测、电波传播、雷暴监测等应用领域提供准确的基础数据和背景，提高对重大自然灾害的监测预警与评估能力，而且可以为日地物理研究、空间天气研究、气象预报等领域提供观测数据,并为航天活动提供空间电磁环境状态数据。

空间电场探测仪是通过传感器(物理部分)感知探取等离子体环境电势或电场信息，通过信号处理单元(电子学部分)测量获得电势或电场信息。为保证空间电场探测仪探测与获取所在轨道环境电场及其变化信息的准确真实性，不仅其电子学性能指标和物理偏差需要在地面预先测试、量化标定和分析评估；同时，作为电离层卫星平台应用的有效载荷，空间电场探测仪的工作原理、运行模式、功能和性能也必须在地面模拟轨道等离子体环境条件下得到实验验证、测试与分析评估。

发明内容

有鉴于此，本发明基于卫星轨道电离层等离子体环境和地面模拟试验技术，依据空间电场探测仪工作原理和功能性能要求等，提出了一种空间电场探测仪地面等离子体模拟环境实验测试方法，该方法能够实现空间电场探测仪地面实验验证、性能测试与分析评估。

本发明的方法的技术解决方案是：

一种空间电场探测仪地面等离子体模拟环境实验测试系统，主要由大尺度等离子体实验舱，位于实验舱内的朗缪尔探针、阻滞势等离子体分析仪、电场探测仪传感器、固定台架、可移动台架，及位于实验舱外的稳定的离子源、太阳模拟器、空间电场探测仪信号处理单元、电场探测仪电缆、空间电场探测仪地检设备组成；其中，

两个空间电场探测仪传感器沿实验舱径向对称安装在固定台架上，另外两个空间电场探测仪传感器沿实验舱径向对称安装在可移动台架上，四个空间电场探测仪传感器沿实验舱径向相互错开，且在垂直方向上高度相同；一个朗缪尔探针等间距悬吊于固定台架上的两个空间电场探测仪传感器之间，另一个朗缪尔探针和阻滞势等离子体分析仪悬吊于可移动台架上的两个空间电场探测仪传感器之间；

所述稳定的离子源位于实验舱的一端，太阳模拟器位于实验舱的侧壁上，空间电场探测仪传感器通过电场探测仪电缆与空间电场探测仪信号处理单元相连，空间电场探测仪信号处理单元进一步与空间电场探测仪地检设备相连。

进一步地，本发明所述实验舱径向有效尺寸大于60λ_D，纵向有效尺寸大于100λ_D，其中λ_D为等离子体德拜长度。

进一步地，本发明所述安装于固定台架上的两传感器的间距大于20λ_D，安装于可移动台架上的两个传感器的间距大于30λ_D，可移动台架可沿实验舱纵向移动40λ_D。

进一步地，本发明悬吊于固定台架上的两个空间电场探测仪传感器之间的朗缪尔探针与两传感器之间的间距大于10λ_D，在垂直方向上与两传感器的高度相同。