[发明专利]一种用于空间电场探测的球形传感器中短杆的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于空间电场探测的球形传感器中短杆的设计方法，属于空间环境探测技术领域。

背景技术

空间电场探测是利用传感器表面感应它所在空间等离子环境的电势方法来达到电场测量的目的。目前多采用在卫星平台利用伸杆将多个球形传感器伸入太空中的双探针式测量方法测量。为了保证球形传感器球壳的感应电势不受卫星电势的影响，在传感器与伸杆连接处设计有电势自举在球壳电势处的短杆，另外在球壳的另一端设计有对称短杆，设计对称短杆可起到保证球壳接受太阳辐照面积的一致性，进而保证球形传感器的光电流发射的一致性，提高测量精度。

在文献《ICE,the electric field experiment on DEMTER》中介绍了法国DEMETER卫星搭载的电场探测仪，该探测仪的传感器也采用了球形、两端短杆的结构，且介绍了短杆及对称短杆的作用，但文中没有介绍具体的短杆设计。而国内尚没有成功应用于卫星平台的空间电场探测仪。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于空间电场探测的球形传感器中短杆的设计方法；利用该方法设计的短杆能够满足空间环境适用的需要。

实现本发明的技术方案如下：

一种用于空间电场探测的球形传感器中短杆的设计方法，具体过程为：

步骤一、计算短杆所允许的最小长度l_min，然后将短杆的长度l选取为l_min≤l≤2R；

lmin≈Rsinα-R]]>

其中，α为太阳光照射到球形传感器的最小太阳光入射角，R为球形传感器的球壳半径；

步骤二、令两短杆安装于球形传感器时，所截取的球冠面积不大于球壳表面积的1/10，计算短杆的外径d＜0.62R；

步骤三、根据所计算的l和d设计中空的圆柱形短杆，且沿短杆周向设置多个圆形通孔。

有益效果：

第一、本发明根据短杆最小太阳光入射角α设计短杆的长度，这样能保证处在卫星不同方位进行电场探测的球形传感器上两短杆所引起的阴影面积相同，从而保证球形传感器在一定的太阳光入射角范围内(即入射角不小于α)表面光电流发射的一致性，提高空间电场测量的准确度。

第二、本发明将两短杆所截取的球冠面积限制在球壳总面积的1/10以内，这样降低短杆的安装对球形传感器测量精度的影响。

第三、本发明将短杆的最大长度限制在2R范围内，这样提高电场探测球形传感器的抗力学环境的能力。

第四、本发明在球形短杆周向设置多个通孔，这样利于用于电场探测的球形传感器在空间的散热及真空排气。

附图说明

图1为本发明设计方法的流程图。

图2为短杆最小长度计算的示意图。

图3为短杆直径范围的计算的示意图。

图4为空间电场探测球形传感器的结构图。

其中，1-左短杆、2-右短杆、3-球壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

本发明一种用于空间电场探测的球形传感器中短杆的设计方法，如图1所示，具体过程为：

步骤一、考虑到短杆的存在会对球形传感器的球壳在太阳照射下产生阴影，而处在卫星不同方位的球形传感器则会产生阴影不同的问题，因此短杆的最小长度l_min由球形传感器所在轨道高度能接受到的最小太阳入射角及球壳半径决定，如图2所示，具体计算为：

l≈L-R=Rsinα-R]]>