一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法技术

本申请涉及空间大气探测技术领域，具体而言，涉及一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法，包括对空间大气密度探测器进行初始预加热；预加热结束后，空间大气密度探测器进入大气吸附过程；大气吸附过程中，将空间大气密度探测器的测量频率信号和参考频率信号的差频值与设定的第一阈值参数进行对比；在加热脱附过程中，将空间大气密度探测器的测量频率信号和参考频率信号的差频值与设定的第二阈值参数进行对比；空间大气密度探测器打开薄膜电加热器后，会进行实时温度判断。本申请具有在轨长寿命工作时自主控制的特性，探测器通过阈值参数自动判断完成大气密度探测器气体分子的吸附和脱附过程。的吸附和脱附过程。的吸附和脱附过程。

【技术实现步骤摘要】
一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法


[0001]本申请涉及空间大气探测
，具体而言，涉及一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法。

技术介绍

[0002]地球超低轨道(本申请界定为120～300km)是指大气层以外而又低于一般航天器轨道高度的空间区域。随着空间技术的发展和空间应用的深入，超低轨道飞行技术将成为航天领域的新兴发展方向，在此高度范围内，大气非常稀薄，但相对于外层太空而言，又存在大量气体分子，所以需要研制超低轨道空间大气密度探测器进行气体的探测。
[0003]大气密度探测的基本原理是通过分子筛吸附膜镀制在石英晶体微天平上，形成传感器，当探测器入轨后，传感器吸附气体分子，当吸附量的增加时，石英晶体微天平振荡频率会随之变化，通过后端电学部分的测量采集可实现大气密度的探测，但是此传感器存在一个弊端就是只能一次性吸附，吸附的气体分子会达到饱和状态。

技术实现思路

[0004]本申请提供的空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法，通过加热的方式将传感器中吸附的气体脱附掉，进而可以实现循环探测。
[0005]为了实现上述目的，本申请提供了一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法，包括如下步骤：步骤1：对空间大气密度探测器进行初始预加热；步骤2：预加热结束后，空间大气密度探测器进入大气吸附过程；步骤3：在大气吸附过程中，将空间大气密度探测器的测量频率信号和参考频率信号的差频值与设定的第一阈值参数进行对比；步骤4：如果差频值≥第一阈值参数，那么空间大气密度探测器继续进行大气吸附过程，如果差频值＜第一阈值参数，那么空间大气密度探测器进入加热脱附过程；步骤5：在加热脱附过程中，将空间大气密度探测器的测量频率信号和参考频率信号的差频值与设定的第二阈值参数进行对比；步骤6：如果差频值≤第二阈值参数，那么空间大气密度探测器返回步骤2，继续进入大气吸附过程，如果差频值＞第二阈值参数，那么在加热脱附过程中，会打开薄膜电加热器；步骤7：空间大气密度探测器打开薄膜电加热器后，会进行实时温度判断，如果实时温度＞170℃，那么空间大气密度探测器会关闭薄膜电加热器，如果实时温度≤170℃，那么继续对实时温度进行判断；步骤8：如果实时温度＞165℃，那么空间大气密度探测器会关闭薄膜电加热器，如果实时温度≤165℃，那么会返回步骤5，重新将差频值与第二阈值参数进行对比。
[0006]进一步的，空间大气密度探测器包括石英晶体微天平传感器、振荡电路、FPGA数字信号运算电路、加热驱动控制电路、温度传感器、温度测量电路和薄膜电加热器，其中：石英晶体微天平传感器包括测量石英晶体微天平传感器和参考石英晶体微天平传感器；振荡电路包括测量振荡电路和参考振荡电路；薄膜电加热器覆盖在石英晶体微天平传感器上；测量石英晶体微天平传感器通过测量振荡电路与FPGA数字信号运算电路连接，用于输出测量
频率信号；参考石英晶体微天平传感器通过参考振荡电路与FPGA数字信号运算电路连接，用于输出参考频率信号；温度传感器通过温度测量电路与FPGA数字信号运算电路连接，用于输出实时温度信号；FPGA数字信号运算电路连接通过加热驱动控制电路与薄膜电加热器连接；FPGA数字信号运算电路用于将输出的测量频率信号和输出参考频率信号进行耦合变换，并且对两个信号进行作差运算得到差频值，然后将差频值、设定的阈值参数以及实时温度信号进行判断对比，根据对比结果通过加热驱动控制电路控制薄膜电加热器的打开与关闭。
[0007]进一步的，薄膜电加热器为聚酰亚胺薄膜电加热器，其额定功率为15W，额定温度为230℃，最高加热温度为170℃。
[0008]进一步的，加热驱动控制电路通过一次母线直接与薄膜电加热器连接，用于控制薄膜电加热器的打开与关闭。
[0009]进一步的，在步骤1中，对空间大气密度探测器进行初始预加热的加热时间是固定的。
[0010]进一步的，在步骤3中，差频值为经过FPGA数字信号运算电路数字滤波和平滑滤波处理后得到的有效差频值。
[0011]进一步的，在FPGA数字信号运算电路中进行第一阈值参数和第二阈值参数的设置，并且可以通过地面软件上注的方式进行在轨修改。
[0012]本专利技术提供的一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法，具有以下有益效果：
[0013]本申请具有在轨长寿命工作时自主控制的特性，探测器通过阈值参数自动判断完成大气密度探测器气体分子的吸附和脱附过程，在脱附模式下增加了温度的监测判断，能够防止脱附时间太长导致温度过高而损坏聚酰亚胺薄膜电加热器，并且加热驱动控制电路不通过二次DC/DC电路变换，可以有效的减小探测器的功耗、体积和重量。
附图说明
[0014]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：
[0015]图1是根据本申请实施例提供的空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法的流程示意图；
[0016]图2是根据本申请实施例提供的空间大气密度探测器的结构示意图；
[0017]图3是根据本申请实施例提供的加热驱动控制电路的示意图。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]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。
[0020]在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0021]并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
[0022]另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
[0023]需要说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对空间大气密度探测器进行初始预加热；步骤2：预加热结束后，空间大气密度探测器进入大气吸附过程；步骤3：在大气吸附过程中，将空间大气密度探测器的测量频率信号和参考频率信号的差频值与设定的第一阈值参数进行对比；步骤4：如果差频值≥第一阈值参数，那么空间大气密度探测器继续进行大气吸附过程，如果差频值＜第一阈值参数，那么空间大气密度探测器进入加热脱附过程；步骤5：在加热脱附过程中，将空间大气密度探测器的测量频率信号和参考频率信号的差频值与设定的第二阈值参数进行对比；步骤6：如果差频值≤第二阈值参数，那么空间大气密度探测器返回步骤2，继续进入大气吸附过程，如果差频值＞第二阈值参数，那么在加热脱附过程中，会打开薄膜电加热器；步骤7：空间大气密度探测器打开薄膜电加热器后，会进行实时温度判断，如果实时温度＞170℃，那么空间大气密度探测器会关闭薄膜电加热器，如果实时温度≤170℃，那么继续对实时温度进行判断；步骤8：如果实时温度＞165℃，那么空间大气密度探测器会关闭薄膜电加热器，如果实时温度≤165℃，那么会返回步骤5，重新将差频值与第二阈值参数进行对比。2.根据权利要求1所述的空间大气密度探测器热脱附驱动控制方法，其特征在于，所述空间大气密度探测器包括石英晶体微天平传感器、振荡电路、FPGA数字信号运算电路、加热驱动控制电路、温度传感器、温度测量电路和薄膜电加热器，其中：所述石英晶体微天平传感器包括测量石英晶体微天平传感器和参考石英晶体微天平传感器；所述振荡电路包括测量振荡电路和参考振荡电路；所述薄膜电加热器覆盖在所述石英晶体微天平传感器上；所述测量石英晶体微天平传感器通过所述测...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振栋，郭兴，王鹢，刘泽，李园，陶文泽，张海燕，
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：