【技术实现步骤摘要】
一种三电极结构的静电探针系统
本专利技术属于等离子体诊断
，具体涉及一种三电极结构的静电探针系统。
技术介绍
静电探针诊断因其结构简单，成本低廉以及诊断参数多样而广受关注。静电探针诊断的基本原理是插入到等离子体中的一根金属针在电压的作用下会吸引等离子体中的离子和电子，从而形成电流。通过测量探针电压和电流获得含有等离子体电子密度和电子温度等信息的伏安特性曲线，然后可根据曲线结合探针理论计算得到等离子体的关键参数例如电子温度、电子密度等。目前的静电探针系统对含有射频噪声和工频干扰的等离子体诊断时存在困难，这类噪声的存在导致伏安特性曲线信噪比差，无法得到电子温度和电子密度数据，这一问题在大功率等离子体设备例如深空探测气动热防护领域中极为重要的MW级高频感应风洞中尤其明显，因此消除上述噪声获得高信噪比伏安特性曲线成为了诊断等离子体参数的关键。针对以上噪声问题的处理，目前主要采用IsaacDSudit和FrancisFChen1993的文章里提出的探针结构，即使用扼流圈实现对射频干扰定频限波。但运用此技术的探针只能应用于...
【技术保护点】
1.一种三电极结构的静电探针系统，其特征在于，包含：三电极探针单元(1)、耐高压射频降噪单元(2)、功放单元(3)、电流采集单元(4)和信号控制及数据处理单元(5)，三电极探针单元(1)设置为探针极P1、参考极P2和补偿极P3组成的三电极探头；/n所述三电极探针单元(1)收集电子电流和离子电流，通过耐高压射频降噪单元(2)去除射频噪声；/n去除射频噪声后的电流经取样电阻后输入到功放单元(3)，经功放单元(3)的接地端构成探针回路；同时所述功放单元(3)将信号控制及数据处理单元(5)产生的周期性扫描电压信号放大并加载到三电极探针单元(1)的探针极P1；/n所述电流采集单元(4...
【技术特征摘要】
1.一种三电极结构的静电探针系统，其特征在于，包含：三电极探针单元(1)、耐高压射频降噪单元(2)、功放单元(3)、电流采集单元(4)和信号控制及数据处理单元(5)，三电极探针单元(1)设置为探针极P1、参考极P2和补偿极P3组成的三电极探头；
所述三电极探针单元(1)收集电子电流和离子电流，通过耐高压射频降噪单元(2)去除射频噪声；
去除射频噪声后的电流经取样电阻后输入到功放单元(3)，经功放单元(3)的接地端构成探针回路；同时所述功放单元(3)将信号控制及数据处理单元(5)产生的周期性扫描电压信号放大并加载到三电极探针单元(1)的探针极P1；
所述电流采集单元(4)同时采集探针极P1和参考极P2的电流信号，先通过工频干扰抑制器主动消除工频噪声，该信号再经过隔离器输入到所述信号控制及数据处理单元(5)处理得到电子密度和电子温度数据。
2.根据权利要求1所述一种三电极结构的静电探针系统，其特征在于，所述三电极探针单元(1)包括三电极探头和隔直电容C，三电极探头的输入端设置有探针极P1、参考极P2和补偿极P3，补偿极P3通过隔直电容C连接到探针极P1，所述耐高压射频降噪单元(2)的输入端与三电极探针单元(1)的探针极P1和参考极P2的输出端相连。
3.根据权利要求1或2所述一种三电极结构的静电探针系统，其特征在于，所述三电极探针单元(1)的探针极P1在扫描电压的作用下收集电子电流和离子电流，参考极P2为工频干扰消除的信号源，在等离子体对地电势的作用下收集等离子体噪声的电子电流和离子电流，补偿极P3为探针极P1补偿等离子体空间电势振动。
4.根据权利要求1-3任意一项所述一种三电极结构的静电探针系统，其特征在于，所述三电极探针单元(1)的探针极P1和参考极P2结构相同且均采用金属制成，通过探针极P1收集等离子体中的带电粒子；参考极P2信号作为工频干扰消除的信号源，为电流采集单元(4)的工频干扰抑制器提供消除工频干扰的输入信号；补偿极P3采用面积大于探针极P1面积5倍以上的金属制成，补偿等离子体空间电势振动。
5.根据权利要求1所述一种三电极结构的静电探针系统，其特征在于，所述耐高压射频降噪单元(2)设置为两套完全相同的耐高压无源滤波器及前处理电路，滤波器阻带衰减系数大于60dB，最高承受振幅100V电压作用；通过前处理电路实现阻抗匹配和保护滤波器，通过滤波器去除射频噪声。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王传胜，林鑫，李飞，张仕忠，余西龙，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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