一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空間探測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除 污裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 朗繆爾探針傳感儀是測(cè)量空間等離子體的重要設(shè)備，而傳感器是其實(shí)現(xiàn)科學(xué)探測(cè) 的關(guān)鍵部件。當(dāng)朗繆爾探針傳感儀在軌工作時(shí)，如果其傳感器表面被污染，會(huì)對(duì)科學(xué)測(cè)量的 結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，且該誤差不可預(yù)知。因此，隨著朗繆爾探針傳感儀在我國(guó)空間探測(cè)方面 的逐步應(yīng)用，需要提出一種即可以實(shí)現(xiàn)在軌去除傳感器表面污染，又快速有效的技術(shù)方法。
[0003] 目前，朗繆爾探針傳感儀除污染的方法通常是采用高溫除污染技術(shù)。如圖1所示， 高溫除污染的原理是通過(guò)對(duì)傳感器加熱，增強(qiáng)傳感器表面吸附的分子或粒子的熱運(yùn)動(dòng)，從 而去除表面污染。具體是在朗繆爾探針的傳感器內(nèi)部安裝加熱燈絲，通過(guò)增加燈絲電流使 其發(fā)熱，從而使得傳感器表面處于高溫狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)表面除污染。
[0004] 而高溫除污染技術(shù)存在的問(wèn)題包括：①工作效率低、除污時(shí)間長(zhǎng)；②實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù) 雜；③會(huì)使得傳感器材料加速老化。該除污方法在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，為避免影響朗繆爾探針在軌 運(yùn)行過(guò)程中的正確測(cè)量，加熱燈絲不能直接接觸傳感器表面，其熱量的傳遞主要是通過(guò)輻 射，因此除污效率很低。且在除污染后，傳感器表面熱度需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能恢復(fù)到初始溫 度狀態(tài)，該時(shí)間為數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)。
[0005] 另外，由于傳感器的尺寸較小(通常為cm量級(jí))，其內(nèi)部空間有限，因此安裝的加熱 燈絲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，且存在可靠性風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] 在高溫除污染過(guò)程中，傳感器表面溫度會(huì)達(dá)到上百攝氏度，不可避免的會(huì)造成材 料的加速老化，影響其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有的朗繆爾探針傳感儀的高溫除污方法存在工作效 率低、除污時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且易導(dǎo)致傳感器材料老化的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于 朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置。該在軌除污裝置是通過(guò)在朗繆爾探針傳感器上加載高 壓，實(shí)現(xiàn)傳感器表面的除污染。其本質(zhì)是當(dāng)在朗繆爾探針傳感器上加載高壓時(shí)，加速吸引空 間帶電粒子轟擊傳感器表面，從而將吸附在傳感器表面的分子或粒子清除。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置，包括： 高壓模塊、穩(wěn)壓二極管、限流電阻、繼電器和電源模塊。所述的電源模塊用于驅(qū)動(dòng)高壓模塊 產(chǎn)生高電壓，并同時(shí)產(chǎn)生繼電器控制信號(hào)；所述的穩(wěn)壓二極管用于對(duì)高電壓中的高壓紋波 進(jìn)行抑制，并將該高電壓的電壓值限制在設(shè)定的范圍內(nèi)；所述繼電器的觸點(diǎn)通過(guò)繼電器控 制信號(hào)，控制傳感器和在軌除污裝置之間的電路通斷。
[0009] 高壓除污染可以快速有效的去除傳感器表面污染，且除污染工作結(jié)束后，繼電器 立即切換到正常測(cè)量電路，即立即恢復(fù)到在軌測(cè)量狀態(tài)。不存在高溫除污染技術(shù)的傳感器 表面熱度由高溫緩慢恢復(fù)到初始溫度狀態(tài)的過(guò)程。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的在軌除污裝置還包括限流電阻，該限流 電阻用于對(duì)除污過(guò)程中產(chǎn)生的吸收電流進(jìn)行電流幅度限制。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的繼電器采用T12PF70YS型電磁繼電器； 其觸點(diǎn)的初始狀態(tài)設(shè)定為連接測(cè)量電路。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓模塊產(chǎn)生100V的高電壓，所述穩(wěn)壓二 極管采用BWC57型穩(wěn)壓二極管。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓模塊產(chǎn)生200V的高電壓，所述穩(wěn)壓二 極管采用1N6031型穩(wěn)壓二極管。
[0014] 本發(fā)明的一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0015] 本發(fā)明的在軌除污裝置利用高壓除污染，可實(shí)現(xiàn)在軌過(guò)程中快速有效的去除傳感 器表面污染，避免高溫除污染對(duì)對(duì)傳感器材料造成氧化等損傷；設(shè)置限流電阻，可有效抑制 除污染過(guò)程中產(chǎn)生的吸收電流，使其不超過(guò)高壓模塊的最大額定電流，起到自我保護(hù)功能； 采用繼電器，實(shí)現(xiàn)了除污裝置和測(cè)量電路的隔離，并共用傳感器內(nèi)部電纜，在不改變傳感器 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有的朗繆爾探針傳感儀的高溫除污原理圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明的用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明中的限流電阻與加載電壓/負(fù)載電流的關(guān)系曲線。
[0020] 圖5為利用本發(fā)明的在軌除污裝置進(jìn)行除污實(shí)驗(yàn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污 裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022] 本發(fā)明的一種用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置，包括：高壓模塊、穩(wěn)壓二極 管、繼電器和電源模塊；所述的電源模塊用于驅(qū)動(dòng)高壓模塊產(chǎn)生高電壓，并同時(shí)產(chǎn)生繼電器 控制信號(hào)；所述的穩(wěn)壓二極管用于對(duì)高電壓中的高壓紋波進(jìn)行抑制，并將該高電壓的電壓 值限制在設(shè)定的范圍內(nèi)；所述繼電器的觸點(diǎn)通過(guò)繼電器控制信號(hào)，控制傳感器和在軌除污 裝置之間的電路通斷。
[0023] 該電路原理是一個(gè)由高壓模塊產(chǎn)生高壓，通過(guò)穩(wěn)壓二極管將高電壓穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范 圍內(nèi)；同時(shí)，通過(guò)繼電器控制信號(hào)使能繼電器切換到在軌除污裝置的電路，使得高電壓加載 到傳感器表面，從而實(shí)現(xiàn)高壓除污染。
[0024] 如圖2所示，基于上述的用于朗繆爾探針傳感儀的在軌除污裝置，該在軌除污裝 置還包括限流電阻，該限流電阻用于對(duì)除污過(guò)程中產(chǎn)生的吸收電流進(jìn)行電流幅度限制。由 于除污染過(guò)程中傳感器上加載了高壓，在加速吸收空間帶電粒子轟擊傳感器表面的同時(shí)會(huì) 產(chǎn)生吸收電流。限流電阻的主要功能是對(duì)除污染過(guò)程中產(chǎn)生的吸收電流進(jìn)行電流幅度限 制，以避免該吸收電流超過(guò)高壓模塊的最大額定電流，造成高壓模塊的失效。因此，該限流 電阻的阻值選擇與高壓模塊的輸出高壓值和最大額定電流相關(guān)，一般選擇為kQ量級(jí)電 阻。
[0025] V1 = V0-Ve 公式（1)
[0026] 上式中，V1為加載到朗繆爾探針傳感儀的傳感器上的實(shí)際電壓，Vtl為高壓模塊的 輸出電壓，Vk為限流電阻壓降，且有：
[0027] Vr= I