法拉第探针制造技术

技术编号:18255379 阅读:95 留言:0更新日期:2018-06-20 07:33
本发明专利技术公开了一种法拉第探针,涉及航天器械技术领域,以解决现有的法拉第探针测量精度较低的技术问题。本发明专利技术所述的法拉第探针,包括:法拉第探针本体;法拉第探针本体包括:收集环、收集保护绝缘装置和保护环;收集环的外侧套设有收集保护绝缘装置,收集保护绝缘装置的外侧套设有保护环;收集保护绝缘装置与收集环过盈配合,收集保护绝缘装置与保护环间隙配合。

Faraday probe

The invention discloses a Faraday probe, which relates to the technical field of aerospace instruments, so as to solve the technical problems existing in the low accuracy of the Faraday probe. The Faraday probe described in the present invention includes: the Faraday probe body; the Faraday probe body includes the collection ring, the collection protection insulation device and the protection ring; the outer sleeve of the collection ring is equipped with a collection protection insulation device, and the outer sleeve of the protective insulation device is provided with a protective ring, and the protection insulation device and the collection ring are collected. To fit the gap between the protective insulation device and the protection ring.

【技术实现步骤摘要】
法拉第探针
本专利技术涉及航天器械
,特别涉及一种法拉第探针。
技术介绍
目前,离子推力器、霍尔推力器等电推力器,因其比冲高、寿命长和系统质量较小等优点而广泛应用于航天器的姿态和轨道控制。准确获取电推力器真空羽流参数对评估电推力器和航天器性能是至关重要的。其中,电推力器真空羽流是等离子体,束电流密度是等离子羽流流场的基本参数,获取束电流密度不仅可以预估流场带电粒子的数密度,进而估算羽流对航天器的力热效应和溅射污染效应,还可以作为电推进羽流数值模拟的输入和校准条件。现有技术中,通常使用法拉第探针诊断等电推进真空羽流流场的束电流密度。具体地,法拉第探针诊断流场束电流密度遵循以下公式:j=VRA,其中j表示束电流密度,V表示收集到的电压,R是采样电阻的阻值,A是法拉第探针收集环的有效面积。一般情况下,收集环为圆柱型结构,设计收集面积是圆柱的底面积。但现有法拉第探针设计中为保证法拉第探针收集环和保护环之间绝缘,通常收集环和保护环之间会存在一个缝隙,在测量过程中等离子会进入到这个缝隙,从而导致收集环的有效面积变为底面积和部分侧面面积,且在测量过程中有效的侧面面积一直在改变,导致探针的有效收集面积和设计收集面积不同,因此极大地影响测量精度。因此,如何提供一种法拉第探针,能够实现有效收集面积始终保持固定(即有效收集面积始终为圆柱型收集环的底面积),从而大幅度提高测量精度,已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种法拉第探针,以解决现有的法拉第探针测量精度较低的技术问题。本专利技术提供一种法拉第探针,包括:法拉第探针本体;所述法拉第探针本体包括:收集环、收集保护绝缘装置和保护环;所述收集环的外侧套设有所述收集保护绝缘装置,所述收集保护绝缘装置的外侧套设有保护环;所述收集保护绝缘装置与所述收集环过盈配合,所述收集保护绝缘装置与所述保护环间隙配合。实际应用时,本专利技术所述的法拉第探针中,所述收集保护绝缘装置为由热变形量较小的陶瓷制成的凸台型结构。其中,本专利技术所述的法拉第探针中,所述收集环的前段为圆柱结构,所述收集环的后段为螺纹结构,并通过六角法兰面螺母在末端实现所述法拉第探针整体结构的连接固定。具体地,本专利技术所述的法拉第探针中,所述收集环的外侧还套设有保护环供电绝缘装置,且所述保护环供电绝缘装置位于所述收集保护绝缘装置与所述保护环的尾端。进一步地,本专利技术所述的法拉第探针还包括:固定支撑接口;所述固定支撑接口套设在所述收集环的外侧,且位于所述保护环供电绝缘装置的尾端。更进一步地,本专利技术所述的法拉第探针中,所述固定支撑接口通过固定支撑绝缘装置套设在所述收集环的外侧,且将所述固定支撑接口与所述六角法兰面螺母分离。再进一步地,本专利技术所述的法拉第探针中,所述保护环供电绝缘装置和所述固定支撑绝缘装置均由陶瓷加工而成。实际应用时,本专利技术所述的法拉第探针中,所述收集环采用金属钨一体成型设置。其中,本专利技术所述的法拉第探针中,所述保护环设有接线槽。具体地,本专利技术所述的法拉第探针中,所述固定支撑接口为通孔型结构且一体成型设置。进一步地,本专利技术所述的法拉第探针中,所述固定支撑接口上还开设有四个呈矩阵分布的连接通孔。相对于现有技术,本专利技术所述的法拉第探针具有以下优势:本专利技术提供的法拉第探针中,包括:法拉第探针本体;法拉第探针本体包括:收集环、收集保护绝缘装置和保护环;收集环的外侧套设有收集保护绝缘装置,收集保护绝缘装置的外侧套设有保护环;收集保护绝缘装置与收集环过盈配合,收集保护绝缘装置与保护环间隙配合。由此分析可知,使用本专利技术提供的法拉第探针时,电推力器点火喷射等离子体,形成羽流;直流电源分别为收集环和保护环提供-30V的偏置电压,使得收集环和保护环在电压作用下排斥羽流中的电子;保护环屏蔽非轴向羽流中的离子,收集环采集羽流中轴向的离子,形成离子电流;收集环采集的离子电流大小经过采样电阻后,在采样电阻两端形成电压,数据采集仪采集采样电阻的电压值;测量得到的电压值与采样电阻的阻值之比即是收集环采集的离子电流大小;通过离子电流大小计算羽流的电流密度和离子数密度。综上,本专利技术提供的法拉第探针,能够避免因热变形、热应力或溅射而导致的收集环和保护环导通,从而实现法拉第探针有效收集面积始终保持固定(即有效收集面积始终为圆柱型收集环的底面积),进而大幅度提高其测量精度。此外,本专利技术提供的法拉第探针,能够实现收集环和保护环在测量过程中始终处于绝缘状态,从而良好地保证探针的有效性。本专利技术还提供一种法拉第探针,包括:法拉第探针本体和固定支撑接口;所述法拉第探针本体包括:收集环、收集保护绝缘装置、保护环、保护环供电绝缘装置、固定支撑绝缘装置和六角法兰面螺母;所述收集环的外侧套设有所述收集保护绝缘装置,所述收集保护绝缘装置的外侧套设有保护环;所述收集保护绝缘装置与所述收集环过盈配合,所述收集保护绝缘装置与所述保护环间隙配合;所述收集环的外侧还套设有保护环供电绝缘装置,且所述保护环供电绝缘装置位于所述收集保护绝缘装置与所述保护环的尾端;所述固定支撑接口通过固定支撑绝缘装置套设在所述收集环的外侧,且位于所述保护环供电绝缘装置的尾端;所述固定支撑绝缘装置将所述固定支撑接口与所述六角法兰面螺母分离;所述收集环的前段为圆柱结构,所述收集环的后段为螺纹结构,并通过所述六角法兰面螺母在末端实现所述法拉第探针整体结构的连接固定。所述法拉第探针与上述法拉第探针相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解,本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1为本专利技术实施例提供的法拉第探针的结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的法拉第探针的横向剖视结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的法拉第探针中保护环的结构示意图。图中:1-法拉第探针本体;2-固定支撑接口;101-收集环;102-收集保护绝缘装置;103-保护环;104-保护环供电绝缘装置;105-固定支撑绝缘装置;106-六角法兰面螺母。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1为本专利技术实施例提供的法拉第探针的结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的法拉第探针的横向剖视结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的法拉第探针中保护环的结构示意图。如图1-图3所示,本专利技术实施例提供一种法拉第探针,包括:法拉第探针本体1;法拉第探针本体1包括:收集环101、收集保护绝缘装置102和保护环103;收集环101的外侧套设有收集保护绝缘装置102,收集保护绝缘装置102的外侧套设有保护环103;收集保护绝缘装置102与收集环101过盈配合,收集保护绝缘装置102与保护环103间隙配合。相对于现有技术,本专利技术实施例所述的法拉第探针具有以下优势:本专利技术实施例提供的法拉第探针中,如图1-图3所示,包括:法拉第探针本体1;法拉第探针本体1包括:收集环101、收集保护绝缘装置102和保护环103;收集环101的外侧套设有收集保护绝缘装置102,收集保护绝缘装置102的外侧套设有保护环103;收集保护绝缘装置102与收集环101过盈配合,收集保本文档来自技高网...
法拉第探针

【技术保护点】
1.一种法拉第探针,其特征在于,包括:法拉第探针本体(1);所述法拉第探针本体(1)包括:收集环(101)、收集保护绝缘装置(102)和保护环(103);所述收集环(101)的外侧套设有所述收集保护绝缘装置(102),所述收集保护绝缘装置(102)的外侧套设有保护环(103);所述收集保护绝缘装置(102)与所述收集环(101)过盈配合,所述收集保护绝缘装置(102)与所述保护环(103)间隙配合。

【技术特征摘要】
1.一种法拉第探针,其特征在于,包括:法拉第探针本体(1);所述法拉第探针本体(1)包括:收集环(101)、收集保护绝缘装置(102)和保护环(103);所述收集环(101)的外侧套设有所述收集保护绝缘装置(102),所述收集保护绝缘装置(102)的外侧套设有保护环(103);所述收集保护绝缘装置(102)与所述收集环(101)过盈配合,所述收集保护绝缘装置(102)与所述保护环(103)间隙配合。2.根据权利要求1所述的法拉第探针,其特征在于,所述收集保护绝缘装置(102)为由热变形量较小的陶瓷制成的凸台型结构。3.根据权利要求1或2所述的法拉第探针,其特征在于,所述收集环(101)的前段为圆柱结构,所述收集环(101)的后段为螺纹结构,并通过六角法兰面螺母(106)在末端实现所述法拉第探针整体结构的连接固定。4.根据权利要求3所述的法拉第探针,其特征在于,所述收集环(101)的外侧还套设有保护环供电绝缘装置(104),且所述保护环供电绝缘装置(104)位于所述收集保护绝缘装置(102)与所述保护环(103)的尾端。5.根据权利要求4所述的法拉第探针,其特征在于,还包括:固定支撑接口(2);所述固定支撑接口(2)套设在所述收集环(101)的外侧,且位于所述保护环供电绝缘装置(104)的尾端。6.根据权利要求5所述的法拉第探针,其特征在于,所述固定支撑接口(2)通过固定支撑绝缘装置(105)套设在所述收集环(101)的外侧,且将所述固定支撑接口(2)与所述六角法兰面螺母(106)分离。7.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡国飙刘立辉苏杨翁惠焱贺碧蛟
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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