【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天，具体涉及一种电推进器羽流发散角测量装置。
技术介绍
1、随着航天技术的不断发展，对用于深空探测航天器以及微小卫星的姿态控制、轨道控制等方面的电推进系统的需求越来越明显。目前，电推进在国际上已经进入了全面应用阶段，特别是霍尔电推进、离子电推进两种电推进，已经广泛应用于航天器上成为多个geo卫星平台的标准配置。我国自20世纪70年代开始电推进技术的研究，先后完成了原理研究、技术攻关、地面验证试验。
2、电推进羽流发散角的准确测量对评价电推进器的性能非常重要，电推进器羽流发散角直接影响电推进器的工作效率，也会影响电推进器的控制方向精度，最终影响推力器在轨任务的完成。为提高电推进器工作效率，目前国内外众多电推进器设计研发机构致力于聚焦电推进器束流的研究，羽流发散角作为该研究的核心指标，对其进行精确测量是十分必要的。而影响羽流发散角的测量精度的因素较多，因此，如何精确测量电推进器的羽流发散角也是一项重要的研究课题。
3、羽流发散角测量的原理是移动机构带动传感器测量电推进器的离子电流角空间分布后积分计算得出电推进器的羽流发散角。离子电流的获得是通过使推力器产生的离子碰撞到羽流发散角传感器的圆形收集极板表面，从而收集形成离子电流。提高羽流发散角测量精度的一个关键因素就是降低等离子体鞘层和收集板的二次电子发射对离子电流的影响，提高采集电流的精度。此外就是提高传感器测量的位置精度，进而提高测量空间分布的准确性。多个维度的高频率连续式采集，增加数据采样点的密度，从而提高数据的可靠性。
4、目前
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种电推进器羽流发散角测量装置，以解决高精度离子电流采集、空间定位准确性、数据可靠性问题。
2、为实现上述本专利技术的目的，本专利技术实施例提供一种电推进器羽流发散角测量装置，包括：真空罐；电推进器，设置于所述真空罐中；三维移动平台，设置于所述真空罐中；发散角测量传感器，设置于所述三维移动平台上，且朝向所述电推进器的羽流区域设置；所述发散角测量传感器可受所述三维移动平台的驱动而相对于所述电推进器的羽流区域运动。
3、进一步地，所述发散角测量传感器包括：安装座，设置于所述三维移动平台上；信号屏蔽接头，设置于所述安装座上；环形保护套，设置于所述安装座上；保护套引线，连接所述环形保护套和所述信号屏蔽接头；收集极，设置于所述环形保护套的端部；收集极引线，连接所述收集极和所述信号屏蔽接头。
4、进一步地，所述收集极朝向所述电推进器的一侧设置有石墨烯涂层。
5、进一步地，所述环形保护套和所述收集极之间还夹设有陶瓷隔离层。
6、进一步地，所述三维移动平台包括：固定底座；导轨，活动设置于所述固定底座上；真空步进电机，与所述导轨连接；所述发散角测量传感器设置于所述导轨上，所述导轨受所述真空步进电机的驱动，带动所述发散角测量传感器运动。
7、进一步地，所述电推进器羽流发散角测量装置还包括：测控柜，与所述三维移动平台连接；当所述发散角测量传感器运动到位后，所述三维移动平台发送硬件信号给所述测控柜的采集控制电路，所述采集控制电路接收到后，反馈所述三维移动平台下一步运动的控制信号。
8、进一步地，所述测控柜的通信方式采用opc通信技术，通过rs232串口通信方式，niopc servers设置opc服务器通道并且填写标签，使opc servers软件中的标签和plc寄存器地址绑定，从而使得上位机读写opc项就能实时读写plc寄存器值。
9、进一步地，所述测控柜包括工控机、采集电路、偏置电源、步进电机控制器；所述工控机用于分析离子电流空间分布数据，并进行积分运算获得羽流发散角；所述采集电路用于采集所述发散角测量传感器的电流数据；所述偏置电源用于给所述发散角测量传感器的收集极和环形保护套施加24v的负偏置电势；所述步进电机控制器用于控制所述三维移动平台的扫描。
10、本专利技术实施例的电推进器羽流发散角测量装置，基于高精度的三维移动平台可以采用空间三维连续采集，通过增加多维度数据量提高数据可靠性。区别于当前单个传感器环形扫描或者多个传感器柱形扫描，单次只能实现一个轴向距离的数据采集，在需要多个轴向距离的采集数据和单次长时电推进实验中多有不便，造成数据缺失。本专利技术装置采用高频数据采集和高精度三维的移动平台，实现了空间三个维度的高密度采集，最大程度地满足测量数据多维度的测量需求，而极多的数据采集点和更高的采集频率使得采集的数据更为详实，极大提高测试结果的可靠性。
11、本专利技术实施例的电推进器羽流发散角测量装置，具有如下优势：
12、(1)针对等离子体二次电子发射对离子电流采集精度的影响，采用石墨烯涂层的发散角传感器，提高离子电流的测量精度。本专利技术在传感器收集极表面采用了石墨烯涂层，石墨烯涂层耐温性能好，二次电子发射系数较常规不锈钢等材质低，可以有效降低因离子轰击平面收集极而产生的电子，从而减少二次电子对收集离子电流的影响，提高传感器采集精度。
13、(2)硬件触发的采集系统，提高测量速度，延长了传感器寿命。采用高精度三维移动平台直线电机输出端口接信号线连接至测控柜的方式，发散角测量传感器运动到位后，直线电机控制器直接发送硬件信号给采集控制电路，采集控制电路接收到该外部触发信号后即刻开始工作和输出。该硬件触发的响应速度(微秒级)远远高于软件触发的响应速度(10ms级)。
14、(3)采用空间三维连续采集通过增加多维度数据量来提高数据的可靠性。装置采用高频数据采集和高精度三维的移动平台，实现了空间三个维度的高密度采集，数据数据点相比传统羽流发散角测试装置数量有极大的提高。极多的数据采集点和更高的采集频率使得采集的数据更为详实，极大提高测试结果的可靠性。
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1.一种电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述发散角测量传感器(2)包括：
3.根据权利要求2所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述收集极(21)朝向所述电推进器(1)的一侧设置有石墨烯涂层。
4.根据权利要求2所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述环形保护套(23)和所述收集极(21)之间还夹设有陶瓷隔离层(25)。
5.根据权利要求1所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述三维移动平台(3)包括：
6.根据权利要求1所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述电推进器(1)羽流发散角测量装置还包括：
7.根据权利要求6所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述测控柜(5)的通信方式采用OPC通信技术，通过RS232串口通信方式，NIOPC Servers设置OPC服务器通道并且填写标签，使OPC Servers软件中的标签和PLC寄存器地址绑定，从而使得上位机读写OPC项就能实时读
8.根据权利要求6所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述测控柜(5)包括工控机、采集电路、偏置电源、步进电机控制器；
9.根据权利要求8所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述采集电路包括数据采集卡、差分放大器、保护继电器和二阶有源滤波电源。
...【技术特征摘要】
1.一种电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述发散角测量传感器(2)包括：
3.根据权利要求2所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述收集极(21)朝向所述电推进器(1)的一侧设置有石墨烯涂层。
4.根据权利要求2所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述环形保护套(23)和所述收集极(21)之间还夹设有陶瓷隔离层(25)。
5.根据权利要求1所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述三维移动平台(3)包括：
6.根据权利要求1所述的电推进器羽流发散角测量装置，其特征在于，所述电推进...
【专利技术属性】
技术研发人员：董学江，贾军伟，王青青，武宇婧，李耀，
申请(专利权)人：北京东方计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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