[发明专利]一种静电放电脉冲耦合效应的在轨监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星充放电后释放的电磁脉冲在卫星母线中耦合形成的瞬态脉冲的测量，具体涉及一种静电放电脉冲耦合效应的在轨监测装置，属于测试领域。

背景技术

空间辐射环境中，高能粒子、等离子体容易在航天器外围的介质材料内部或者穿过航天器屏蔽层在其内部的介质材料上沉积。当这些介质材料表面与周围其他部件电位差或者沉积电荷产生的电场超过一定阈值时会发生放电现象。放电产生电磁脉冲信号会干扰卫星敏感电子系统，导致航天器在轨工作异常。对各类航天器的异常事故所作的统计分析表明，部分事故与电磁脉冲干扰有关。

航天器静电放电有其自身特殊性，一方面放电瞬时释放出大量电荷而形成寄生电流冲击电源系统；另外放电同时释放出电磁脉冲透过航天器壁壳的缝隙或耦合进外露的导线从而干扰航天器的电子设备。航天器充放电释放的电磁脉冲可以耦合进导线中，对卫星造成潜在威胁。

因此需要测量航天器太阳电池阵母线电流或其他敏感部位耦合电流表征航天器静电放电效应对母线电流的冲击效应，监测这种耦合效应可以了解和掌握航天器太阳电池阵放电的概率和程度。

发明内容

针对航天器静电放电冲击电源系统、干扰航天器的电子设备的问题，本发明的目的在于提供了一种静电放电脉冲耦合效应的在轨监测装置，从而了解和掌握航天器太阳电池阵放电的概率和程度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种静电放电脉冲耦合效应的在轨监测装置，所述装置包括盒体、上盖板、Rogowski线圈、卫星母线、信号采集线、取样电阻；

其中盒体为上表面开口、下表面封底的长方体或正方体，上盖板与盒体上下表面的尺寸相同；盒体的一个侧壁开有两个尺寸相同的通孔；在上盖板中心和盒体下表面中心均开有通孔；

Rogowski线圈位于盒体内部中间位置，Rogowski线圈的高度低于盒体高度3-5mm，Rogowski线圈与盒体四壁的空隙中填充硅橡胶；卫星母线依次垂直通过上盖板中心的通孔、Rogowski线圈中心与盒体中心的通孔；上盖板与盒体可拆卸固连；

Rogowski线圈有两个出线端，两个出线端各与一根信号采集线连接，Rogowski线圈的两个出线端还与取样电阻两端连接。

一种静电放电脉冲耦合效应的在轨监测系统，所述系统包括盒体、上盖板、Rogowski线圈、卫星母线、信号采集线、取样电阻和测试电路；

其中盒体为上表面开口、下表面封底的长方体或正方体，上盖板与盒体上下表面的尺寸相同；盒体的一个侧壁开有两个尺寸相同的通孔；在上盖板中心和盒体下表面中心均开有通孔；

Rogowski线圈位于盒体内部中间位置，Rogowski线圈的高度低于盒体高度3-5mm，Rogowski线圈与盒体四壁的空隙中填充硅橡胶；卫星母线依次垂直通过上盖板中心的通孔、Rogowski线圈中心与盒体中心的通孔；上盖板与盒体可拆卸固连；

Rogowski线圈有两个出线端，两个出线端各与一根信号采集线连接，两根信号采集线分别穿过盒体侧壁的通孔与测试电路连接，两根信号采集线与测试电路组成回路；Rogowski线圈的两个出线端还与取样电阻两端连接；

测试电路，用于记录流过取样电阻的电流，得到感应电动势e(t)，通过对e(t)进行积分计算得到流经Rogowski线圈的感应电流的大小。

其中，Rogowski线圈为截面为矩形的环形骨架，根据静电放电在卫星母线中的耦合电流为几十安培，确定合适的Rogowski线圈的合适尺寸为：

线圈绕组匝数N为4200匝，环形骨架外径R_a为19mm，环形骨架内径R_b为10mm，环形骨架的高度h为15mm；

盒体的长宽高尺寸为20mm×20mm×16mm，厚0.5mm；上盖板的尺寸为20mm×20mm，厚0.5mm，盒体和上盖板的材料均为聚四氟乙烯。

有益效果

本发明采用Rogowski线圈连接测量电路，可对航天器静电放电脉冲耦合效应进行有效监测，为航天器安全运行提供保障，为航天器在轨维护提供信息。本发明简单易行、可靠性高，可作为对航天器静电放电脉冲耦合效应监测的标准设备。其中Rogowski线圈响应频带宽，易于以数字量输出，可广泛用于静电放电脉冲耦合效应的在轨监测。

附图说明

图1为本发明所述静电放电脉冲耦合效应的在轨监测装置的结构示意图；

图2为Rogowski线圈的结构示意图；