一种等离子体参数的探测装置及探测系统制造方法及图纸

本申请公开了一种等离子体参数的探测装置及探测系统，其中，所述等离子体参数的探测装置中具有三个探测电极，其中作为参数探针的两个探测电极用于探测待测等离子体的电子和离子，以根据探测的电子和离子获取所述待测等离子体的伏安特性曲线；作为悬浮探针的探测电极用于探测所述待测等离子体的空间电位，并且由于所述绝缘套朝向飞行器外侧的表面以及三个所述探测电极朝向飞行器外侧的表面与所述飞行器表皮形成光滑表面，避免了突出裸露的电极在高速飞行器表面或黑障等特殊区域内容易烧毁的问题，实现了在黑障区域中进行等离子体参数探测的目的。

A detection device and system of plasma parameters

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体参数的探测装置及探测系统
本申请涉及航空航天
，更具体地说，涉及一种等离子体参数的探测装置及探测系统。
技术介绍
20世纪20年代初，美国科学家朗缪尔等人技术了一种新的诊断技术——静电探针诊断。该诊断技术通过探针手机的伏安特性曲线可以得出等离子体的参数信息(如：等离子体的电子密度、温度和空间电位等)。朗缪尔探针由于制作简单，分辨率高，且实验平台容易搭建，因此被广泛应用于等离子体参数诊断，是等离子体诊断的主要手段之一。然而传统的朗缪尔探针在一些特殊的等离子体环境下并不能正常使用。如飞行器的再入过程中会产生黑障现象，而黑障的产生会导致通讯信号的中断。要想解决黑障，首先要了解黑障区域等离子体鞘套中的参数信息。但是传统的朗缪尔探针由于存在易烧毁和极易对飞行器的飞行安全产生不良影响的问题，不能用于对等离子体鞘套参数的诊断。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提供了一种等离子体参数的探测装置及探测系统，以解决传统朗缪尔探针不能用于黑障区域中等离子体参数探测的问题。为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：一种等离子体参数的探测装置，包括：绝缘套，所述绝缘套包括三个彼此分离的电极孔；位于所述绝缘套外侧的外壳；分别位于三个所述电极孔中的三个探测电极，其中两个探测电极作为参数探针，所述参数探针用于探测待测等离子体的电子和离子，以根据探测的电子和离子获取所述待测等离子体的伏安特性曲线；另外一个所述探测电极作为悬浮探针，所述悬浮探针用于探测所述待测等离子体的空间电位；所述绝缘套设置于飞行器的探测孔中，所述绝缘套朝向飞行器外侧的表面以及三个所述探测电极朝向飞行器外侧的表面与所述飞行器表皮形成光滑表面。可选的，还包括：连接所述探测电极远离所述飞行器外侧一端的电极螺线杆，其中，连接所述参数探针的电极螺线杆远离所述探测电极一端与所述外壳连接；连接所述悬浮探针的电极螺线杆远离所述探测电极一端悬置。可选的，所述探测电极远离所述飞行器外侧的一端具有连接凹槽；所述电极螺线杆通过所述连接凹槽与所述探测电极连接。可选的，所述绝缘套、外壳、探测电极和电极螺线杆构成探测结构；所述等离子体参数的探测装置还包括：连接所述探测结构远离飞行器外侧一端与固定支杆的转接头。可选的，所述探测电极朝向所述飞行器外侧的一端与所述飞行器表皮共形。可选的，所述探测电极为钨金属电极或钼金属电极或钨钼合金电极。可选的，所述外壳为导电材料外壳。一种等离子体参数的探测系统，包括：如上述任一项所述的等离子体参数的探测装置；与所述等离子体参数的探测装置的外壳连接的伏安检测装置，所述伏安检测装置用于为所述等离子体参数的探测装置的参数探针提供工作电压，并根据所述参数探针探测的电子和离子，获取待测等离子体的伏安特性曲线；与所述等离子体参数的探测装置的悬浮探针和飞行器外壳连接的电位检测装置，用于获取所述待测等离子体的空间电位。从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种等离子体参数的探测装置及探测系统，其中，所述等离子体参数的探测装置中具有三个探测电极，其中作为参数探针的两个探测电极用于探测待测等离子体的电子和离子，以根据探测的电子和离子获取所述待测等离子体的伏安特性曲线；作为悬浮探针的探测电极用于探测所述待测等离子体的空间电位，并且由于所述绝缘套朝向飞行器外侧的表面以及三个所述探测电极朝向飞行器外侧的表面与所述飞行器表皮形成光滑表面，避免了突出裸露的电极在高速飞行器表面或黑障等特殊区域内容易烧毁的问题，实现了在黑障区域中进行等离子体参数探测的目的。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为绝缘套的俯视结构示意图；图2为图1沿AA线的剖面结构示意图；图3为探测电极的俯视结构示意图；图4为探测电极的剖面结构示意图；图5为外壳的俯视结构示意图；图6为图5沿AA线的剖面结构示意图；图7为等离子体参数的探测装置的结构示意图；图8为电极螺线杆的俯视结构示意图；图9为电极螺线杆的主视图；图10为转接头的俯视结构示意图；图11为图10沿AA线的剖面结构示意图；图12和图13为在固定放电气压不变，只改变放电功率的情况下，所述等离子体参数的探测装置与传统朗缪尔探针诊断电子密度的结果对比；图14和图15为固定放电气压不变，只改变放电功率的情况下，所述等离子体参数的探测装置与单探针诊断有效电子温度结果对比；图16和图17为在固定放电气压不变，只改变放电功率的情况下，所述等离子体参数的探测装置与单探针诊断等离子体空间电位结果对比；图18为本申请的一个实施例提供的一种等离子体参数的探测系统的结构示意图；图19为等离子体参数的探测系统测得的伏安特性曲线的示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，传统的朗缪尔探针在一些特殊的等离子体环境下并不能正常使用，例如飞行器的再入过程。飞行器的再入过程，是指飞行器进入高度100km以下大气层的过程。在这个过程中，飞行器在以超高速进入大气层时会产生激波，形成包围飞行器的高温等离子体壳层，这个壳层称为等离子体鞘套。等离体子鞘套使返回舱表面与周围气体分子呈黏滞和燃烧状态，温度不易散发，形成一个温度高达几千摄氏度的高温区，这个高温区成为黑障(IonizationBlackout)区，这种现象称为黑障现象。黑障的产生会导致通讯信号的中断，要想解决黑障导致的通讯信号中断，首先要了解黑障区域等离子体鞘套中的参数信息。但是传统的朗缪尔探针由于存在易烧毁和极易对飞行器的飞行安全产生不良影响的问题，不能用于对等离子体鞘套参数的诊断。为了解决这一问题，技术人综合了双探针和平装探针的优势，提出了双平装探针的理论构型，该构型充分集成了双探针和平装探针本身所具有的的独特优势，例如：可以在无辅助电极区域内使用、流入探针内部的电子流很小对等离子体本身几乎无干扰以及可以在高温区域正常工作等。但是，技术人研究发现，双平装探针并不能测量等离子体中的空间电位，有鉴于此，本申请实施例提供了一种等离子体参数的探测装置，包括：绝缘套，所述绝缘套包括三个彼此分离的电极孔；位于所述绝缘套外侧的外壳；分别位于三个所述电极孔中的三个探测电极，其中两个探测电极作为参数探针，所述参数探针用于探测待测等离子体的电子和离子，以根据探测的电子和离子获取所述待测等离子体的伏安特性曲线；另外一个所述探测电极作为悬浮探针，所述悬浮探针用于探测所述待测等离子体的空间电位；所述绝缘套设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体参数的探测装置，其特征在于，包括：/n绝缘套，所述绝缘套包括三个彼此分离的电极孔；/n位于所述绝缘套外侧的外壳；/n分别位于三个所述电极孔中的三个探测电极，其中两个探测电极作为参数探针，所述参数探针用于探测待测等离子体的电子和离子，以根据探测的电子和离子获取所述待测等离子体的伏安特性曲线；另外一个所述探测电极作为悬浮探针，所述悬浮探针用于探测所述待测等离子体的空间电位；/n所述绝缘套设置于飞行器的探测孔中，所述绝缘套朝向飞行器外侧的表面以及三个所述探测电极朝向飞行器外侧的表面与所述飞行器表皮形成光滑表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种等离子体参数的探测装置，其特征在于，包括：
绝缘套，所述绝缘套包括三个彼此分离的电极孔；
位于所述绝缘套外侧的外壳；
分别位于三个所述电极孔中的三个探测电极，其中两个探测电极作为参数探针，所述参数探针用于探测待测等离子体的电子和离子，以根据探测的电子和离子获取所述待测等离子体的伏安特性曲线；另外一个所述探测电极作为悬浮探针，所述悬浮探针用于探测所述待测等离子体的空间电位；
所述绝缘套设置于飞行器的探测孔中，所述绝缘套朝向飞行器外侧的表面以及三个所述探测电极朝向飞行器外侧的表面与所述飞行器表皮形成光滑表面。


2.根据权利要求1所述的等离子体参数的探测装置，其特征在于，还包括：
连接所述探测电极远离所述飞行器外侧一端的电极螺线杆，其中，连接所述参数探针的电极螺线杆远离所述探测电极一端与所述外壳连接；
连接所述悬浮探针的电极螺线杆远离所述探测电极一端悬置。


3.根据权利要求2所述的等离子体参数的探测装置，其特征在于，所述探测电极远离所述飞行器外侧的一端具有连接凹槽；
所述电极螺线杆通过所述连接凹槽与所述探测电极连接。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏程，刘宇，罗雨轩，张仲恺，曹金祥，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34