朗缪尔探针、朗缪尔探针诊断系统及其诊断方法技术方案

本发明专利技术公开了朗缪尔探针、朗缪尔探针诊断系统及其诊断方法，涉及等离子体技术领域。包括收集器、导电式螺杆引线、陶瓷护套以及螺母；收集器包括呈圆柱形的第一子收集器以及呈圆柱形的第二子收集器；第一子收集器的直径大于第二子收集器的直径、且第一子收集器与第二子收集器为同心结构，第一子收集器与第二子收集器一体成型；导电式螺杆引线拧入第二子收集器内与第二子收集器连接，陶瓷护套呈凸台形、且套设于第一子收集器的侧面以及第二子收集器的侧面、且与第一子收集器以及第二子收集器过盈配合；六角螺母与导电式螺杆引线螺接、且与陶瓷护套抵接；该朗缪尔探针能够防止探针侧面收集粒子，减少探针收集面积，提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
朗缪尔探针、朗缪尔探针诊断系统及其诊断方法
本专利技术涉及医疗器械
，尤其是朗缪尔探针、朗缪尔探针诊断系统及其诊断方法。
技术介绍
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于评估电推力器和航天器性能是至关重要的；电推力器真空羽流是等离子体，电子温度和电子数密度是等离子羽流流场的基本参数，获取电子温度和电子数密度是研究等离子体性质的重要前提，通常使用朗缪尔探针诊断等电推进真空羽流流场的电子温度和电子数密度；在使用朗缪尔探针时，由于受空间鞘层拓展的影响，导致朗缪尔探针实际收集面积要大于探针表面积，降低了测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供朗缪尔探针，该朗缪尔探针能够防止探针侧面收集粒子，减少探针收集面积，提高测量精度。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：根据本专利技术的一方面，提供朗缪尔探针，包括收集器、导电式螺杆引线、陶瓷护套以及螺母；所述收集器包括呈圆柱形的第一子收集器以及呈圆柱形的第二子收集器；所述第一子收集器的直径大于所述第二子收集器的直径、且第一子收集器与所述第二子收集器为同心结构，所述第一子收集器与所述第二子收集器一体成型；所述导电式螺杆引线拧入所述第二子收集器内与所述第二子收集器连接，所述陶瓷护套呈凸台形、且套设于所述第一子收集器的侧面以及所述第二子收集器的侧面、且与所述第一子收集器以及所述第二子收集器过盈配合；所述螺母与所述导电式螺杆引线螺接、且与所述陶瓷护套抵接。进一步地，所述收集器采用的材料为钨。进一步地，所述导电式螺杆引线为铜螺杆。进一步地，所述陶瓷护套采用的材料为陶瓷。进一步地，所述螺母为六角螺母。本专利技术的目的之二在于提供朗缪尔探针诊断系统，该朗缪尔探针诊断系统能够提高测量精度。根据本专利技术的另一方面，提供朗缪尔探针诊断系统，包括上述技术方案提供的朗缪尔探针、电推力器、扫描电源、数据采集单元以及数据处理单元；所述电推力器与所述朗缪尔探针连接，所述朗缪尔探针与所述扫描电源连接、且与所述数据采集单元连接，所述数据采集单元与所述数据处理单元连接。本专利技术的目的之三在于提供朗缪尔探针诊断系统的诊断方法，该朗缪尔探针诊断系统的诊断方法能够提高测量精度。根据本专利技术的另一方面，提供基于上述技术方案提供的朗缪尔探针诊断系统的诊断方法，包括以下步骤：电推力器点火喷射等离子体，形成羽流；扫描电源为收集器提供扫描电压，所述收集器接收所述羽流中具有能量的电子或离子，电子或离子进入所述收集器的鞘层后得到收集，形成探针电流；所述探针电流沿朗缪尔探针中的导电式螺杆引线流向数据采集单元；所述数据采集单元采集所述收集器的探针电流和探针电压并将其发送至数据处理单元；所述数据处理单元对采集的数据进行处理后得到伏安特性曲线；根据所述伏安特性曲线计算得到羽流参数。进一步地，所述数据处理单元对采集的数据进行处理后得到伏安特性曲线的具体步骤包括:所述数据处理单元对采集的数据进行处理，获得探针电压测量值以及电流测量值；根据所述探针电压测量值和电流测量值获得所述伏安特性曲线。进一步地，所述羽流参数包括电子数密度以及电子温度。进一步地，根据所述伏安特性曲线计算所述电子温度的具体步骤如下：记录伏安特性曲线中电流为0的点处电压，记录为悬浮电位Vf；计算电子电流的一阶导数dIe/dVB，可以用数值平滑技术消除噪声，找到导数的最大值，并把对应电压标记为等离子体空间电位Vp；将伏安特性曲线对数化(lnIe/VB)，用最小二乘法确定Vf和Vp之间曲线斜率，斜率倒数为电子温度：Te＝(dlnIe/dVB)-1；其中，Te为电子温度；Ie为伏安特性曲线中任意点的电流；VB为伏安特性曲线中与Ie对应的电压。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：根据本专利技术的朗缪尔探针，包括收集器、导电式螺杆引线、陶瓷护套以及螺母；所述收集器包括呈圆柱形的第一子收集器以及呈圆柱形的第二子收集器；所述第一子收集器的直径大于所述第二子收集器的直径、且第一子收集器与所述第二子收集器为同心结构，所述第一子收集器与所述第二子收集器一体成型；所述导电式螺杆引线拧入所述第二子收集器内与所述第二子收集器连接，所述陶瓷护套呈凸台形、且套设于所述第一子收集器的侧面以及所述第二子收集器的侧面、且与所述第一子收集器以及所述第二子收集器过盈配合；所述螺母与所述导电式螺杆引线螺接、且与所述陶瓷护套抵接；对于该朗缪尔探针而言，朗缪尔探针包括收集器、导电式螺杆引线、陶瓷护套以及螺母，其中，收集器包括呈圆柱形的第一子收集器以及呈圆柱箱的第二子收集器；将导电式螺杆引线拧到第二子收集器内，以及将陶瓷护套套设在第一子收集器的侧面以及第二子收集器的侧面，第一子收集器以及第二子收集器与陶瓷护套过盈配合，使用螺母与导电式螺杆引线螺接，且与陶瓷护套紧密抵接，实现整个装置的固定，通过在第一子收集器以及第二子收集器上套设陶瓷护套，保护第一子收集器以及第二子收集器的侧面，防止探针侧面收集粒子，减少探针收集面积，提供测量精度。根据本专利技术的朗缪尔探针诊断系统，包括朗缪尔探针、电推力器、扫描电源、数据采集单元以及数据处理单元；所述电推力器与所述朗缪尔探针连接，所述朗缪尔探针与所述扫描电源连接、且与所述数据采集单元连接，所述数据采集单元与所述数据处理单元连接；对于该朗缪尔探针诊断系统而言，在诊断的过程中，电推力器点火喷射等离子体，形成羽流；扫描电源为收集器提供扫描电压，收集器接收羽流中具有能量的电子或离子，电子或离子进入收集器的鞘层后得到收集，形成探针电流；探针电流沿朗缪尔探针中的导电式螺杆引线流向数据采集单元；数据采集单元采集收集器的探针电流和探针电压并将其发送至数据处理单元；数据处理单元对采集的数据进行处理后得到伏安特性曲线；根据伏安特性曲线计算得到羽流参数；由于该朗缪尔探针诊断系统在诊断过程中，采用的朗缪尔探针能够防止探针侧面收集粒子，减少探针收集面积，提供测量精度。根据本专利技术的朗缪尔探针诊断方法，包括以下步骤：电推力器点火喷射等离子体，形成羽流；扫描电源为收集器提供扫描电压，所述收集器接收所述羽流中具有能量的电子或离子，电子或离子进入所述收集器的鞘层后得到收集，形成探针电流；所述探针电流沿朗缪尔探针中的导电式螺杆引线流向数据采集单元；所述数据采集单元采集所述收集器的探针电流和探针电压并将其发送至数据处理单元；所述数据处理单元对采集的数据进行处理后得到伏安特性曲线；根据所述伏安特性曲线计算得到羽流参数；在使用该朗缪尔探针诊断方法时，采用的朗缪尔探针能够防止探针侧面收集粒子，减少探针收集面积，提供测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的朗缪尔探针的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的朗缪尔探针的仰视图的剖面视图；图3为本专利技术实施例提供的朗缪尔探针诊断系统的流程图；图4为本专利技术实施例提供的朗缪尔探针诊断方法的流程图。图标：10-朗缪尔探针；101-收集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.朗缪尔探针，其特征在于，包括收集器、导电式螺杆引线、陶瓷护套以及螺母；所述收集器包括呈圆柱形的第一子收集器以及呈圆柱形的第二子收集器；所述第一子收集器的直径大于所述第二子收集器的直径、且第一子收集器与所述第二子收集器为同心结构，所述第一子收集器与所述第二子收集器一体成型；所述导电式螺杆引线拧入所述第二子收集器内与所述第二子收集器连接，所述陶瓷护套呈凸台形、且套设于所述第一子收集器的侧面以及所述第二子收集器的侧面、且与所述第一子收集器以及所述第二子收集器过盈配合；所述螺母与所述导电式螺杆引线螺接、且与所述陶瓷护套抵接。

【技术特征摘要】
1.朗缪尔探针，其特征在于，包括收集器、导电式螺杆引线、陶瓷护套以及螺母；所述收集器包括呈圆柱形的第一子收集器以及呈圆柱形的第二子收集器；所述第一子收集器的直径大于所述第二子收集器的直径、且第一子收集器与所述第二子收集器为同心结构，所述第一子收集器与所述第二子收集器一体成型；所述导电式螺杆引线拧入所述第二子收集器内与所述第二子收集器连接，所述陶瓷护套呈凸台形、且套设于所述第一子收集器的侧面以及所述第二子收集器的侧面、且与所述第一子收集器以及所述第二子收集器过盈配合；所述螺母与所述导电式螺杆引线螺接、且与所述陶瓷护套抵接。2.根据权利要求1所述的朗缪尔探针，其特征在于，所述收集器采用的材料为钨。3.根据权利要求1所述的朗缪尔探针，其特征在于，所述导电式螺杆引线为铜螺杆。4.根据权利要求1所述的朗缪尔探针，其特征在于，所述陶瓷护套采用的材料为陶瓷。5.根据权利要求1所述的朗缪尔探针，其特征在于，所述螺母为六角螺母。6.朗缪尔探针诊断系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的朗缪尔探针、电推力器、扫描电源、数据采集单元以及数据处理单元；所述电推力器与所述朗缪尔探针连接，所述朗缪尔探针与所述扫描电源连接、且与所述数据采集单元连接，所述数据采集单元与所述数据处理单元连接。7.基于权利要求6所述的朗缪尔探针诊断系统的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：电推力器点火喷射等离子体，形成羽流；扫描电源为收集器提...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，韩木天，凌贵龙，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