一种表面吸附月尘的超声去除系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种表面吸附月尘的超声去除系统，包括通过电连接的控制器、超声电源和超声换能器，所述超声换能器安装在待除尘构件上，在除尘时，所述控制器产生的激励电信号，经所述超声电源放大，激励所述超声换能器产生振动；所述超声换能器的纵振动经纵弯耦合，使所述待除尘构件产生弯曲振动，所述待除尘构件表面吸附的月尘颗粒获得足够的振动能量，克服吸附势能，脱离所述待除尘构件的表面。脱离所述待除尘构件的表面。脱离所述待除尘构件的表面。

【技术实现步骤摘要】
一种表面吸附月尘的超声去除系统


[0001]本技术涉及超声除尘
，特别涉及一种表面吸附月尘的超声去除系统。

技术介绍

[0002]月球是距离地球最近的自然天体。月球拥有可供开发和利用的多种独特资源，是地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。同时，月球可作为对地观测、科学研究基地以及深空探测的前哨站和转运站。随着近年来近地和深空探索技术的发展，对月球的探测成为了全球航天活动的热点领域。
[0003]随着月球探测任务难度的增加，其面临的环境也更加复杂。月球表面与地球截然不同，是具有超高真空、强辐射、无磁场、弱重力的特殊环境。月尘是月面活动的最大障碍之一，对航天系统的可靠性也造成了严重的威胁与挑战。月尘颗粒具有粒径细小、容易悬浮，形态复杂，硬度高、带电荷等特点。由于其具有强吸附性，很容易附着并污染探测器表面，造成热控系统故障，密封失效和机构卡死，磨损材料以及产生放电干扰等。月尘的生物毒性会导致航天员产生呼吸困难、过敏等健康问题。随着我国探月工程的不断开展，载人登陆月球表面开展科学探测任务，解决月尘对月球探测影响的问题已经迫在眉睫。
[0004]月尘的防护方法可以分为主动防护和被动防护。其中被动防护方法包括改善机械及密封件的耐月尘性、自动防尘膜、纳米荷叶效应表面或涂层、电力屏蔽、导电防护膜等；主动防护方法包括机械清除、电帘除尘、CO2冲洗、真空吸尘以及激光、超声、等离子体、凝胶、黏胶等。其中很多方法难以在月表复杂环境下得到良好的发挥，如刷除法，宇航员只能刷去附着在宇航服表面的月尘，对于附着在纤维内层和精密仪器表面的月尘，则无能为力。并且刷子除尘不仅效率低下，尖锐的月尘还容易对功能材料表面造成损伤。目前最为普遍接受的除尘方法是电帘除尘，但电帘除尘需要附加升压设备，额外消耗探测器的能源系统，而且其除尘效率受电帘施加的电压和频率、尘埃颗粒状态和所处环境等诸多因素的影响，实际的粒子也不完全带同种电荷，在电极极限区域会产生黏附现象，极易造成除尘“死区”。以上这些方案的论证实验多数是基于理想环境的仿真实验，其实际应用效果有待进一步论证。

技术实现思路

[0005]本技术针对月面探测所面对的月尘吸附所导致的一系列问题，提出一种表面吸附月尘的超声去除系统，通过超声振动激励吸附的月尘颗粒以脱离表面，实现月尘去除。
[0006]为了解决上述问题，本技术提供了一种表面吸附月尘的超声去除系统，包括通过电连接的控制器、超声电源和超声换能器，所述超声换能器安装在待除尘构件上，在除尘时，所述控制器产生的激励电信号，经所述超声电源放大，激励所述超声换能器产生振动；所述超声换能器的纵振动经纵弯耦合，使所述待除尘构件产生弯曲振动，所述待除尘构件表面吸附的月尘颗粒获得足够的振动能量，克服吸附势能，脱离所述待除尘构件的表面。
[0007]较佳地，所述超声换能器固定安装在所述待除尘构件的表面。
[0008]较佳地，所述超声换能器一体连接或可拆卸固定连接在所述待除尘构件的表面。
[0009]较佳地，所述超声换能器为压电陶瓷换能器或磁致伸缩换能器。
[0010]较佳地，所述换能器采用脉冲式工作，工作时间内通过大振幅振动赋予月尘颗粒能量以脱离待除尘构件表面，其他时间待机。
[0011]较佳地，所述超声换能器的频率范围为15kHz
‑
200kHz，所述超声换能器瞬时的电功率为10
‑
1000W，所述待除尘构件的表面最大振幅大于5nm。
[0012]与现有技术相比，本技术存在以下技术效果：
[0013]1、本技术通过超声振动激励吸附的月尘颗粒以脱离表面，实现月尘去除；
[0014]2、本技术通过超声去除月尘颗粒的方法能够适应各种金属、非金属或其他材料的构件；
[0015]3、本技术通过振动去除月尘可避免敏感元件表面产生剐擦；
[0016]4、本技术采用脉冲式工作，平均耗电量低；
[0017]5、本技术适用于真空环境。
[0018]当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。附图中：
[0020]图1为本技术的优选实施例提供的一种表面吸附月尘的超声去除系统的结构示意图；
[0021]图2为本技术的优选实施例提供的待除尘构件为圆板形构件纵弯耦合振动模式的示意图；
[0022]图3为本技术的优选实施例提供的待除尘构件为矩形板构件纵弯耦合振动模式的示意图；
[0023]图4为本技术的优选实施例提供的待除尘构件为圆环形构件纵弯耦合振动模式的示意图。
具体实施方式
[0024]以下将结合图1至图4对本技术提供的一种表面吸附月尘的超声去除系统进行详细的描述，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本技术精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
[0025]请参考图1，一种表面吸附月尘的超声去除系统，包括通过电连接的控制器1、超声电源2和超声换能器3，所述超声换能器3安装在待除尘构件4上，在除尘时，所述控制器1产生激励电信号，此电信号经所述超声电源2放大，激励所述超声换能器3产生振动；所述超声换能器3的纵振动经纵弯耦合，使所述待除尘构件4产生弯曲振动，所述待除尘构件4表面吸附的月尘颗粒获得足够的振动能量，克服吸附势能，脱离所述待除尘构件4的表面，实现除
尘。
[0026]在本实施例中，控制器1可实现扫频信号输出，或通过小信号测量换能器与待除尘构件4构成的振动单元的单元谐振频率，并调整输出信号频率至该频率，使振动单元达到谐振状态。
[0027]在本实施例中，所述超声换能器3固定安装在所述待除尘构件4的表面，超声换能器3可以是与待除尘构件4一体连接，也可以是可拆卸连接。较佳地，超声换能器3与待除尘构件4垂直。
[0028]作为一种实施例，请参考图2，待除尘构件4为圆板形构件，圆板形构件的弯曲振动模态为同心圆形式，各个弯曲振动模态的同心圆数量不同，超声换能器3的安装位置位于圆板中心，激励圆板构件弯曲振动。通过改变激励频率，使圆盘以不同数量的同心圆模态振动。
[0029]作为第二种实施例，请参考图3，待除尘构件4为矩形板构件，矩形板构件的弯曲振动模态，其振动模态受长度、宽度和厚度三者比例控制，图中为长宽比为3:2的薄板的振动模态，其中厚度较小，对振动模态的影响和忽略，其中换能器可安装在选定模态的振幅较大位置，纵振动方向垂直于板面，通过纵弯耦合，实现激励矩形板的弯曲振动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面吸附月尘的超声去除系统，其特征在于，包括通过电连接的控制器、超声电源和超声换能器，所述超声换能器安装在待除尘构件上，在除尘时，所述控制器产生的激励电信号，经所述超声电源放大，激励所述超声换能器产生振动；所述超声换能器的纵振动经纵弯耦合，使所述待除尘构件产生弯曲振动，所述待除尘构件表面吸附的月尘颗粒获得足够的振动能量，克服吸附势能，脱离所述待除尘构件的表面。2.如权利要求1所述的一种表面吸附月尘的超声去除系统，其特征在于，所述超声换能器固定安装在所述待除尘构件的表面。3.如权利要求2所述的一种表面吸附月尘的超声去除系统，其特征在于，所述超声换能器一体连接或可拆卸固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春泽，张洁，赖李华，许小芳，王欢，陈友元，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所东海研究站，
类型：新型
国别省市：