[发明专利]一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置

说明书

技术领域

本发明涉及空间探测的技术领域，尤其涉及一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置。

背景技术

朗缪尔探针传感仪是测量空间等离子体的重要设备，而传感器是其实现科学探测的关键部件。当朗缪尔探针传感仪在轨工作时，如果其传感器表面被污染，会对科学测量的结果产生较大误差，且该误差不可预知。因此，随着朗缪尔探针传感仪在我国空间探测方面的逐步应用，需要提出一种即可以实现在轨去除传感器表面污染，又快速有效的技术方法。

目前，朗缪尔探针传感仪除污染的方法通常是采用高温除污染技术。如图1所示，高温除污染的原理是通过对传感器加热，增强传感器表面吸附的分子或粒子的热运动，从而去除表面污染。具体是在朗缪尔探针的传感器内部安装加热灯丝，通过增加灯丝电流使其发热，从而使得传感器表面处于高温状态，实现表面除污染。

而高温除污染技术存在的问题包括：①工作效率低、除污时间长；②实现结构复杂；③会使得传感器材料加速老化。该除污方法在实现过程中，为避免影响朗缪尔探针在轨运行过程中的正确测量，加热灯丝不能直接接触传感器表面，其热量的传递主要是通过辐射，因此除污效率很低。且在除污染后，传感器表面热度需要较长的时间才能恢复到初始温度状态，该时间为数小时甚至数十小时。

另外，由于传感器的尺寸较小（通常为cm量级），其内部空间有限，因此安装的加热灯丝的结构设计较为复杂，且存在可靠性风险。

在高温除污染过程中，传感器表面温度会达到上百摄氏度，不可避免的会造成材料的加速老化，影响其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的朗缪尔探针传感仪的高温除污方法存在工作效率低、除污时间长、结构复杂、且易导致传感器材料老化的技术问题，本发明提供一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置。该在轨除污装置是通过在朗缪尔探针传感器上加载高压，实现传感器表面的除污染。其本质是当在朗缪尔探针传感器上加载高压时，加速吸引空间带电粒子轰击传感器表面，从而将吸附在传感器表面的分子或粒子清除。

为实现上述目的，本发明提供一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置，包括：高压模块、稳压二极管、限流电阻、继电器和电源模块。所述的电源模块用于驱动高压模块产生高电压，并同时产生继电器控制信号；所述的稳压二极管用于对高电压中的高压纹波进行抑制，并将该高电压的电压值限制在设定的范围内；所述继电器的触点通过继电器控制信号，控制传感器和在轨除污装置之间的电路通断。

高压除污染可以快速有效的去除传感器表面污染，且除污染工作结束后，继电器立即切换到正常测量电路，即立即恢复到在轨测量状态。不存在高温除污染技术的传感器表面热度由高温缓慢恢复到初始温度状态的过程。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的在轨除污装置还包括限流电阻，该限流电阻用于对除污过程中产生的吸收电流进行电流幅度限制。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的继电器采用T12PF70YS型电磁继电器；其触点的初始状态设定为连接测量电路。

作为上述技术方案的进一步改进，所述高压模块产生100V的高电压，所述稳压二极管采用BWC57型稳压二极管。

作为上述技术方案的进一步改进，所述高压模块产生200V的高电压，所述稳压二极管采用1N6031型稳压二极管。

本发明的一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置的优点在于：

本发明的在轨除污装置利用高压除污染，可实现在轨过程中快速有效的去除传感器表面污染，避免高温除污染对对传感器材料造成氧化等损伤；设置限流电阻，可有效抑制除污染过程中产生的吸收电流，使其不超过高压模块的最大额定电流，起到自我保护功能；采用继电器，实现了除污装置和测量电路的隔离，并共用传感器内部电缆，在不改变传感器内部结构的情况下简化了结构设计。

附图说明

图1为现有的朗缪尔探针传感仪的高温除污原理图。

图2为本发明的用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置的结构示意图。

图3为本发明实施例中的一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置的结构示意图。

图4为本发明中的限流电阻与加载电压/负载电流的关系曲线。

图5为利用本发明的在轨除污装置进行除污实验的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种用于朗缪尔探针传感仪的在轨除污装置进行详细说明。