【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及推力器羽流测量，尤其是一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法。
技术介绍
1、随着航天技术的不断发展，电推力器(例如，离子推力器、霍尔推力器)因其具有比冲高、质量小及寿命长等特点，被广泛应用于对航天器的姿态调整及轨道调整，因此需要对推力器的羽流离子电流密度分布进行测量，而羽流离子电流密度分布的测试结果可以用来进一步计算羽流发散半角、推力等参数。
2、目前对羽流离子电流密度分布的测量主要采用法拉第探针，法拉第探针主要有裸露型、准直型、磁过滤法拉第探针(mffp)、栅极型等形式，其中裸露型法拉第探针结构简单、应用最成熟。
3、法拉第探针由收集极和屏蔽筒组成，收集极与屏蔽筒偏置电位为-30～-20v，主要目的是滤除羽流中的电子，同时减小探针边缘效应。羽流等离子体到达fp收集极后，电子被排斥，离子被收集，通过采样电阻上的电流和电压计算离子电流密度。兰州空间技术物理研究所研制的法拉第探针收集极直径约为12mm，屏蔽桶外直径15mm。使用时，将法拉第探针放置在推力器羽流区域内，并利用电动位移平台在一个平面内不同位置处接收羽流信号，从而绘制出羽流的电流密度分布。
4、但是，使用该法拉第探针进行羽流离子电流密度分布的测量需要在一个羽流截面内多次运动，采集多组数据进行分析，其效率有待提高，而且由于该设备成本较高，导致使用法拉第探针进行测量的成本也很高。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种场致发射推力器羽流区域的电流密度
2、本专利技术的技术方案为：一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，所述的测量方法采用测量系统实现，所述的测量系统包括圆形收集板、移动平台、示波器，所述的圆形收集板设置在移动平台上，且所述的圆形收集板通过导线与示波器连接；所述的示波器还与pc端连接；
3、所述的示波器还通过导线与推力器提取极连接；所述的圆形收集板、移动平台位于推力器提取极前端移动。
4、作为优选的，所述的示波器与圆形收集板之间的导线上、以及所述的示波器与推力器提取极之间的导线上均设置有相应的电流表，通过电流表采集圆形收集板的电流信号。
5、作为优选的，所述的推力器的发射极还通过导线与高压电源电路连接。
6、作为优选的，所述的移动平台为但不限于采用伺服电机驱动的滑轨型移动平台或气缸驱动的滑轨型移动平台。
7、作为优选的，所述的圆形收集板的半径rc大于推力器提取极的内径r。
8、作为优选的，所述的圆形收集板为圆形金属片、圆形金属板、或覆盖有导电层的可导电的圆形片。
9、作为优选的，本专利技术还提供一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，包括以下步骤：
10、s1)、以推力器提取极所在的位置作为基准点，然后利用移动平台由近到远的移动圆形收集板，并利用测量系统采集圆形收集板在不同位置的电流信息{i0,i1...ii}；
11、s2)、假设圆形收集板距离推力器提取极之间的距离为l0时恰好接受到全部羽流，此时，圆形收集板可以收集到全部的羽流电流i＝i0；那么羽流发散半角θ表示为：
12、
13、式中，rc为圆形收集板的半径；r为推力器提取极的内径；l0为恰好接受到全部羽流时的圆形收集板距离推力器提取极之间的距离；
14、s3)、利用圆形收集板相邻位置电流差值δi和遗漏的羽流截面面积δs计算羽流电流密度ρ，其计算式为：
15、
16、作为优选的，步骤s3)包括以下步骤：
17、s31)、计算利用圆形收集板2进行第k次测量时，圆形收集板2距离推力器提取极3的距离为lk，接收到的羽流与水平线之间的夹角θk，其计算式如下：
18、
19、式中，lk为第k次采集时圆形收集板2与推力器提取极3之间的距离；li为第i次采集时圆形收集板2与推力器提取极3之间的距离；hk为第k次采集时遗漏的羽流下边缘到水平线之间的距离，rc为圆形收集板2的半径；i表示测量的总次数；
20、s32)、计算利用圆形收集板2进行第k+1次测量时，圆形收集板2距离推力器提取极3的距离为lk+1，接收到的羽流与水平线之间的夹角θk+1，其计算式如下：
21、
22、式中，lk+1为第k+1次采集时圆形收集板与推力器提取极之间的距离；li为第i次采集时圆形收集板与推力器提取极之间的距离；hk+1为第k+1次采集时遗漏的羽流下边缘到水平线之间的距离，rc为圆形收集板的半径；i表示测量的总次数；
23、s33)、通过步骤s31)和步骤s32)计算得到圆形收集板位于lk和lk+1位置处时，遗漏羽流的下边缘与水平面之间的距离hk和hk+1；并计算hk到hk+1之间的环形面积sk～k+1；
24、
25、s34)、根据hk到hk+1之间的环形面积sk-k+1、以及lk和lk+1位置处采集的电流ik和ik+1计算得到第k次测量时的电流密度ρk：
26、
27、本专利技术的有益效果为：
28、1、本专利技术通过移动圆形收集板，从而获取不同位置处的羽流电流，通过电流变化情况计算出羽流的发散角和电流密度分布；不仅测量简单、而且测量准确；
29、2、本专利技术采用金属导电片即可实现羽流电流的采集，进一步降低了测量系统的结构复杂度；
30、3、本专利技术使用圆形金属片前后移动接收羽流电流，寻找与羽流重合位置，即电流曲线变化位置，来计算羽流发散角；同时使用圆形金属片前后移动接收羽流电流，并使用相邻两点的电流差和羽流截面未截留面积来计算电流密度分布。
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1.一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的测量方法采用测量系统实现，所述的测量系统包括圆形收集板(2)、移动平台(1)、示波器(5)，所述的圆形收集板(2)设置在移动平台(1)上，且所述的圆形收集板(2)通过导线与示波器(5)连接；所述的示波器(5)还与PC端(6)连接；
2.根据权利要求1所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的圆形收集板(2)的半径RC大于推力器提取极(3)的内径r。
3.根据权利要求2所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的圆形收集板(2)为圆形金属片、圆形金属板、或覆盖有导电层的可导电的圆形片。
4.根据权利要求1所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的示波器(5)与圆形收集板(2)之间的导线上、以及所述的示波器(5)与推力器提取极(3)之间的导线上均设置有相应的电流表，通过电流表采集圆形收集板(2)的电流信号。
5.根据权利要求1所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测
6.根据权利要求1所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的移动平台(2)为但不限于采用伺服电机驱动的滑轨型移动平台或气缸驱动的滑轨型移动平台。
7.一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于，所述的方法利用权利要求1-6任一项所述的系统来实现羽流区域的电流密度分布测量，所述的方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于，步骤S3)包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的测量方法采用测量系统实现，所述的测量系统包括圆形收集板(2)、移动平台(1)、示波器(5)，所述的圆形收集板(2)设置在移动平台(1)上，且所述的圆形收集板(2)通过导线与示波器(5)连接；所述的示波器(5)还与pc端(6)连接；
2.根据权利要求1所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的圆形收集板(2)的半径rc大于推力器提取极(3)的内径r。
3.根据权利要求2所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的圆形收集板(2)为圆形金属片、圆形金属板、或覆盖有导电层的可导电的圆形片。
4.根据权利要求1所述的一种场致发射推力器羽流区域的电流密度分布测量方法，其特征在于：所述的示波器(5)与圆形收集板(2)之间的导线上、以及所述...
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