【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光谱诊断测试，具体地，涉及等离子体推进器羽流激发态离子速度分布的光谱监测方法。
技术介绍
1、近年来，航天等离子体推力器被广泛的用于卫星的动力装置，从而在卫星组网通讯、深空探测和引力波探测中发挥着至关重要的作用。等离子体推力器的性能直接制约卫星的性能和寿命。
2、地面对等离子体推力器进行全面测试是保障推力器在轨健康运行的重要方式。其中离子速度是衡量等离子体推力器比冲和推力的重要指标。常见的离子速度测量的方法有探针法，但此种测量方式无法获得多价离子各自的离子速度，而高价离子速度却影响推力和比冲的准确性。
3、光谱诊断作为一种非接触式的测量方式，避免了参数诊断过程中对等离子体流场的干扰，可以更准确的测量离子的速度分布情况。
技术实现思路
1、本专利技术基于光谱诊断方法，通过氙离子在不同位置的一价态光谱的变化特征，反演出对应的等离子体中离子的速度分布情况；提出了等离子体推进器羽流激发态离子速度分布的光谱监测方法，以同时获得等离子体推进器羽流各价态离子速度分布情况，能够提高推力器性能参数评估的准确性、可靠性高。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、等离子体推进器羽流中激发态离子速度分布的飞行光谱检测方法：
4、所述方法具体包括以下步骤：
5、步骤1，将5根光纤100通过升降光学支架200沿等离子体推进器400羽流区的中心轴向等间隔排列，以测量等离子体推进器400羽流区数据；
6、步骤2，
7、步骤3，根据光谱仪300检测到的氙离子的一价态谱线，反演还原出光纤100在位置1-5的氙原子谱线强度；
8、步骤4，根据反演出的光纤100在位置1-5的氙原子谱线强度；计算得出羽流中激发态离子速度分布情况。
9、进一步地，在步骤1中，
10、将光纤100对准羽流区域，确保光纤的接收端位于羽流中，用于将等离子体推进器羽流区域中的光导入至光纤100；升降光学支架200沿着测试方向通过螺栓固定在光学平台上，每两个光纤100间的距离相同。
11、进一步地，在步骤2中，
12、将光谱仪300设置为双重图像功能后，分别测量氙离子一价态谱线在以及时刻在光纤100的5个不同位置处的谱线强度：
13、在光纤100位置1处分别计算两次快速成像时间尺度内每秒每立方厘米产生的光子数量；
14、（1）
15、（2）
16、其中，为以及时刻光纤100位置1处电子密度，为为以及时刻光纤100位置1处中性气体密度，为激发速率，为时刻光纤100位置1处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置1处氙离子一价态谱线强度，为光谱仪300两次快速成像的时间间隔，为时刻光纤100位置1处氙离子速度，为时刻光纤100位置1处氙离子密度，为时刻光纤100位置1处时间内离子运动距离；
17、在光纤100位置2处分别计算两次快速成像时间尺度内每秒每立方厘米产生的光子数量；
18、（3）
19、（4）
20、其中，为以及时刻光纤100位置2处电子密度，为为以及时刻光纤100位置2处中性气体密度，为时刻光纤100位置2处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置2处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置2处氙离子速度，为时刻光纤100位置2处氙离子密度，为时刻光纤100位置2处时间内离子运动距离。
21、进一步地，在光纤100位置3处分别计算两次快速成像时间尺度内每秒每立方厘米产生的光子数量；
22、（5）
23、（6）
24、其中，为以及时刻光纤100位置3处电子密度，为为以及时刻光纤100位置3处中性气体密度，为时刻光纤100位置3处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置3处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置3处氙离子速度，为时刻光纤100位置3处氙离子密度，为时刻光纤100位置3处时间内离子运动距离；
25、在光纤100位置4处分别计算两次快速成像时间尺度内每秒每立方厘米产生的光子数量；
26、（7）
27、（8）
28、其中，其中为以及时刻光纤100位置4处电子密度，为为以及时刻光纤100位置4处中性气体密度，为时刻光纤100位置4处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置4处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置4处氙离子速度，为时刻光纤100位置4处氙离子密度，为时刻光纤100位置4处时间内离子运动距离；
29、在光纤100位置5处分别计算两次快速成像时间尺度内每秒每立方厘米产生的光子数量；
30、（9）
31、（10）
32、其中，为以及时刻光纤100位置5处电子密度，为为以及时刻光纤100位置5处中性气体密度，为时刻光纤100位置5处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置5处氙离子一价态谱线强度，为时刻光纤100位置5处氙离子速度，为时刻光纤100位置5处氙离子密度，为时刻光纤100位置5处时间内离子运动距离。
33、进一步地，在步骤3中，
34、步骤3.1，对光谱仪300检测到的氙离子一价态谱线进行识别和分类，确定具体的谱线特征；
35、步骤3.2，根据谱线数据库，将光谱仪300检测到的氙离子一价态谱线与谱线数据库中的谱线进行对比，获取数据库中氙原子的谱线的特征参数；
36、步骤3.3，使用数据库中氙原子的谱线特征和光谱仪300的实测氙离子一价态谱线数据进行反演，推导出光纤100位置1-5各自对应位置处的氙原子谱线强度。
37、进一步地，在步骤4中，
38、利用通量守恒关系求得离子密度和速度之间的关系：
39、（11）
40、（12）
41、（13）
42、（14）
43、其中为光纤100位置1处离子通量面的面积，为光纤100位置2处离子通量面的面积，为光纤100位置3处离子通量面的面积，为光纤100位置4处离子通量面的面积，为光纤100位置5处离子通量面的面积；
44、联立公式（1）至（14），并结合归一化条件，求出离子在光纤100对应的5个不同位置的速度，，，，：
45、（15）
46、（16）
47、（17）
48、（18）。
49、
50、等离子体推进器羽流激发态离子速度分布的光谱监测装置：
51、所述光谱监测装置包括：光纤100、升降光学支架200、光谱仪300和离子推进器400；
52、将5根光纤100通过升降光学支架200沿等离子体推进器400羽流区的中心轴向等间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.等离子体推进器羽流中激发态离子速度分布的光谱监测方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：在步骤1中，
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：在步骤2中，
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于：在步骤3中，
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：在步骤4中，
7.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.等离子体推进器羽流中激发态离子速度分布的光谱监测方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：在步骤1中，
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：在步骤2中，
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于：在步骤3中，
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱悉铭，郑博文，王璐，贾军伟，李绍飞，郝剑昆，于达仁，张韧，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。