一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统及方法，监测系统包括陷波滤光片，光电探测器，测控系统和相机；陷波滤光片用于屏蔽MPD阴极辐射光中的羽流辐射光，分别设于MPD工作时所处真空仓的两个视窗上；监测方法为，阴极辐射光通过陷波滤光片后被光电探测器接收，光电探测器将光强信号输出至测控系统，得到相机曝光时间的预期值，进而控制相机的曝光时间，相机接收阴极辐射光，生成红外辐射照片；测控系统根据红外辐射照片得到MPD阴极温度。本发明专利技术有效排除了等离子体羽流的辐射干扰，实时控制相机曝光时间，实现了MPD阴极表面温度和形貌的测量，具有结果准确，适用性强等优势。等优势。等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统及方法


[0001]本专利技术属于光学测量
，涉及磁等离子体推进器的测试方法，特别涉及一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统及方法。

技术介绍

[0002]磁等离子体推进器(MPD)是电推进系统的一种，采用了与化学火箭截然不同的设计思路，它的推力来源主要依靠电磁力和气动力共同加速等离子体产生。相较于其他电推进技术，磁等离子体推进器具有高推力密度和比冲的优势，在星际任务中有着极大的应用前景。然而，推力器的关键参数之一—寿命严重受制约于阴极的烧蚀问题。针对由于阴极温度极高(>3000K)，现有接触式测温方式难以实现对阴极表面温度和表面烧蚀形貌的实时监测，需要更为直观、无干扰的测试技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统及方法，本专利技术监测系统包括陷波滤光片，光电探测器，测控系统和相机；陷波滤光片用于屏蔽MPD阴极辐射光中的羽流辐射光，包括第一陷波滤光片和第二陷波滤光片；第一陷波滤光片和第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统，其特征在于，包括陷波滤光片，光电探测器，测控系统和相机；陷波滤光片用于屏蔽MPD阴极辐射光中的羽流辐射光，包括第一陷波滤光片和第二陷波滤光片；第一陷波滤光片和第二陷波滤光片分别设于MPD工作时所处真空仓的两个视窗上；阴极辐射光通过第一陷波滤光片后被光电探测器接收，光电探测器将阴极辐射光的光强信号输出至测控系统；测控系统根据所述光强信号运算得到相机曝光时间的预期值，并根据相机曝光时间的预期值向相机输出曝光时间控制信号；相机根据所述曝光时间控制信号对曝光时间进行调整，并接收通过第二陷波滤光片的阴极辐射光，生成红外辐射照片；测控系统根据红外辐射照片得到MPD阴极温度。2.根据权利要求1所述的一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统，其特征在于，还包括光谱测量机构，光谱测量机构用于获取真空仓中的羽流辐射光，并根据辐射功率确定羽流辐射光中的强辐射波段和弱辐射波段，具体方法为，判断某一波段A的相邻波段辐射强度是否在波段A辐射强度的5％以下，如果是，则将波段A作为强辐射波段，如果否，则将波段A作为弱辐射波段。所述陷波滤光片屏蔽所述强辐射波段，透过所述弱辐射波段。3.根据权利要求2所述的一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统，其特征在于，光谱测量机构包括光谱仪、光纤和光纤探头，光纤探头安装于光纤头部，光纤尾部连接光谱仪。4.根据权利要求1所述的一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统，其特征在于，所述光电探测器的采集频率＞1MHz；所述MPD工作时所处真空仓的两个视窗为在200～2000nm波段范围内透过率≥80％的石英视窗。5.一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测方法，其特征在于，采用权利要求1
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4任一项所述的一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测系统实现，包括如下步骤：S1阴极辐射光通过第一陷波滤光片后被光电探测器接收，光电探测器将阴极辐射光的光强信号输出至测控系统；S2测控系统根据所述光强信号运算得到相机曝光时间的预期值，并根据相机曝光时间的预期值向相机输出曝光时间控制信号；S3相机根据所述曝光时间控制信号对曝光时间进行调整，并接收通过第二陷波滤光片的阴极辐射光，生成红外辐射照片；S4测控系统根据红外辐射照片得到MPD阴极温度。6.根据权利要求5所述的一种基于红外辐射成像的MPD阴极温度监测方法，其特征在于，所述步骤S2中，测控系统根据所述光强信号运算得到相机曝光时间的预期值的计算公式如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：严浩，周成，姚兆普，李飞，王戈，韩道满，李永，赵博强，王宝军，丛云天，孙鲲，亢淼，李永平，吴延龙，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：