一种离子推力器不稳定工作状态监测方法技术

本申请涉及航天推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器不稳定工作状态监测方法，包括步骤1：确定需要监测的工作电参数；步骤2：确定监测仪器仪表和量程；步骤3：将离子推力器与监测仪器仪表连接；步骤4：监测仪器仪表之间按照级联的方式连接，连接后设置监测仪器仪表的参数；步骤5：对监测仪器仪表进行调试；步骤6：运行离子推力器；步骤7：开始工作状态监测，将离子推力器不稳定工作状态监测结果输出。本申请能对离子推力器不稳定工作状态的情况进行有效还原，并对离子推力器造成不稳定工作状态的非预期放电位置进行定位，能够对离子推力器工作稳定性和产品的可靠性进行评估，对产品问题定位分析和设计优化改进具有指导性意义。问题定位分析和设计优化改进具有指导性意义。问题定位分析和设计优化改进具有指导性意义。

【技术实现步骤摘要】
一种离子推力器不稳定工作状态监测方法


[0001]本申请涉及航天推进
，具体而言，涉及一种离子推力器不稳定工作状态监测方法。

技术介绍

[0002]离子推力器是一种高可靠性和高技术成熟度的空间电推进装置，工作时由于栅极溅射多余物和栅极间距变化造成局部电场突变，致使推力器产生非预期电击穿问题，造成离子推力器束流闪烁，严重影响离子推力器工作稳定性。
[0003]所以，监测离子推力器工作状态稳定性对于推力器产品设计改进、问题分析定位和产品质量控制具有重要的参考意义。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种离子推力器不稳定工作状态监测方法，解决了离子推力器不稳定工作状态的检测问题，显著提升了离子推力器不稳定工作状态的监测可靠性。
[0005]为了实现上述目的，本申请提供了一种离子推力器不稳定工作状态监测方法，包括如下步骤：步骤1：根据离子推力器供配电关系以及栅极组件结构特征确定需要监测的工作电参数；步骤2：根据离子推力器工作电参数指标范围确定监测仪器仪表和量程；步骤3：根据离子推力器供配电关系以及极性关系将离子推力器与监测仪器仪表连接；步骤4：监测仪器仪表之间按照级联的方式连接，连接后设置监测仪器仪表的参数；步骤5：对监测仪器仪表进行调试；步骤6：运行离子推力器；步骤7：开始工作状态监测，将离子推力器不稳定工作状态监测结果输出。
[0006]进一步的，步骤1中，离子推力器供配电关系包括串联供电和并联供电。
[0007]进一步的，步骤1中，离子推力器栅极组件结构特征包括三栅离子光学系统和双栅离子光学系统。
[0008]进一步的，步骤1中，确定需要监测的工作电参数时：如果离子推力器为串联供电三栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流、减速电压、减速电流以及推力器外壳电流；如果离子推力器为串联供电双栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流以及推力器外壳电流；如果离子推力器为并联供电三栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流、减速电压、减速电流以及推力器外壳电流；如果离子推力器为并联供电双栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流以及推力器外壳电流。
[0009]进一步的，步骤2中，确定监测仪器仪表时：工作电参数监测采用高频率采集和多通道示波器；电压监测采用高压差分探头；电流监测采用有源电流探头。
[0010]进一步的，步骤2中，确定监测仪器仪表量程时：示波器的带宽≥200MHz；高压差分探头测量电压的范围为0～2500V；有源电流探头测量电流的范围为0～30A。
[0011]进一步的，步骤3中，离子推力器与监测仪器仪表连接时：如果离子推力器为三栅离子光学系统，那么设置4个电流探头，分别设置在离子推力器供电法兰与屏栅栅极之间、离子推力器供电法兰与加速栅栅极之间、离子推力器供电法兰与减速栅栅极之间以及离子推力器供电法兰与外壳之间，并且均与示波器连接；如果离子推力器为双栅离子光学系统，那么设置3个电流探头，分别设置在离子推力器供电法兰与屏栅栅极之间、离子推力器供电法兰与加速栅栅极之间以及离子推力器供电法兰与外壳之间，并且均与示波器连接。
[0012]进一步的，步骤3中，离子推力器与监测仪器仪表连接时：如果离子推力器的供配电关系为串联供电，那么设置3个电压探头，分别设置在阳极与供电地极之间、供电地极与加速栅栅极之间以及供电地极与减速栅栅极之间，并且均与示波器连接；如果离子推力器的供配电关系为并联供电，那么设置3个电压探头，分别设置在屏栅栅极与供电地极之间、供电地极与加速栅栅极之间以及供电地极与减速栅栅极之间，并且均与示波器连接。
[0013]进一步的，步骤4中，进行监测仪器仪表的连接时，示波器包括电压示波器和电流示波器，其中：电压示波器采用束电压触发，触发方式为下降沿；电流示波器采用外部触发方式，与电压示波器级联。
[0014]进一步的，步骤4中，进行监测仪器仪表的参数设置时：电压示波器采集方式设定为峰值采集，触发电压设定值为离子推力器额定工作束电压的0.5倍；电压示波器通道阻抗设定为高阻，电流示波器通道阻抗设定为低阻；电压示波器和电流示波器均设定为单次触发模式运行。
[0015]本专利技术提供的一种离子推力器不稳定工作状态监测方法，具有以下有益效果：
[0016]本申请能对离子推力器不稳定工作状态的情况进行有效还原，并对离子推力器造成不稳定工作状态的非预期放电位置进行定位，在离子推力器工作过程中能够对离子推力器工作稳定性和产品的可靠性进行评估，对产品问题定位分析和产品设计优化改进具有指导性意义。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0018]图1是根据本申请实施例提供的离子推力器的串联供电示意图；
[0019]图2是根据本申请实施例提供的离子推力器的并联供电示意图；
[0020]图3是根据本申请实施例提供的离子推力器的三栅离子光学系统示意图；
[0021]图4是根据本申请实施例提供的离子推力器的双栅离子光学系统示意图；
[0022]图5是根据本申请实施例提供的离子推力器为三栅离子光学系统时，离子推力器与电流监测仪器和示波器的连接示意图；
[0023]图6是根据本申请实施例提供的离子推力器为双栅离子光学系统时，离子推力器与电流监测仪器和示波器的连接示意图；
[0024]图7是根据本申请实施例提供的离子推力器为串联供电时，离子推力器与电压监测仪器和示波器的连接示意图；
[0025]图8是根据本申请实施例提供的离子推力器为并联供电时，离子推力器与电压监
测仪器和示波器的连接示意图；
具体实施方式
[0026]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0027]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028]在本申请中，术语“上”、“下”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子推力器不稳定工作状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据离子推力器供配电关系以及栅极组件结构特征确定需要监测的工作电参数；步骤2：根据离子推力器工作电参数指标范围确定监测仪器仪表和量程；步骤3：根据离子推力器供配电关系以及极性关系将离子推力器与监测仪器仪表连接；步骤4：监测仪器仪表之间按照级联的方式连接，连接后设置监测仪器仪表的参数；步骤5：对监测仪器仪表进行调试；步骤6：运行离子推力器；步骤7：开始工作状态监测，将离子推力器不稳定工作状态监测结果输出。2.根据权利要求1所述的离子推力器不稳定工作状态监测方法，其特征在于，步骤1中，离子推力器供配电关系包括串联供电和并联供电。3.根据权利要求2所述的离子推力器不稳定工作状态监测方法，其特征在于，步骤1中，离子推力器栅极组件结构特征包括三栅离子光学系统和双栅离子光学系统。4.根据权利要求3所述的离子推力器不稳定工作状态监测方法，其特征在于，步骤1中，确定需要监测的工作电参数时：如果离子推力器为串联供电三栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流、减速电压、减速电流以及推力器外壳电流；如果离子推力器为串联供电双栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流以及推力器外壳电流；如果离子推力器为并联供电三栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流、减速电压、减速电流以及推力器外壳电流；如果离子推力器为并联供电双栅离子光学系统，则需要监测的工作电参数为：束电压、束电流、加速电压、加速电流以及推力器外壳电流。5.根据权利要求1所述的离子推力器不稳定工作状态监测方法，其特征在于，步骤2中，确定监测仪器仪表时：工作电参数监测采用高频率采集和多通道示波器；电压监测采用高压差分探头；电流监测采用有源电流探头。6.根据权利要求5所述的离子推力器不稳定工作状态监测方法，其特征在于，步骤2中，确定监测仪器仪表量程...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴胜伟，李峰，杨浩，张保平，孙征虎，刘家涛，陈新伟，高波，耿海，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：