[发明专利]一种空间站电位检测仪静电荷清零方法及清零电路

说明书

本发明公开了一种空间站电位检测仪静电荷清零方法及清零电路，有效解决微分电容分压式空间站电位检测仪固有的漏电流带来的信号漂移，通过本发明的静电荷清零使得在测量前分压电容恢复上电初始电荷平衡状态，能够在测量空间站悬浮电位时能够有效解决由于静电荷不断泄漏带来的误差超标问题，使得空间站电位检测探测悬浮电位测量更加准确可信，此方法简单、实用、可靠。

技术领域

本发明属于空间电位检测技术领域，具体涉及一种空间站电位检测仪静电荷清零方法及清零电路。

背景技术

我国空间站运行于倾角为42°、350km～450km高度的轨道，该轨道处于地球电离层的F2区，该区域充满了大量高密度低温等离子体。由于空间站采用了100V大功率太阳电池阵，太阳电池阵上裸露的正电极电位高于等离子体电位，会从等离子体环境中吸收电子，将引起空间站结构电位(相对于空间等离子体)升高，耦合平衡时电位约为-90V。同时因空间站尺寸较大，其结构切割地磁场也会在空间站的两端产生感应电势，最高可达-22V，两种诱因综合作用下，空间站结构极限充电电位约为(-112～0)V。

空间站电位检测仪主要包括郎缪尔探针传感器球体和检测电路两部分。根据文献调研，电位检测仪的朗缪尔探针悬浮电位随对地漏电流的增加而增加，而当朗缪尔探针和空间站结构地之间的漏电流控制在小于50nA时，传感器球体悬浮电位范围为(-0.33V～-0.82)V。由于朗缪尔探针线路和检测电路对地不是理想的绝缘体，绝缘电阻也不是无穷大，所以会有电荷泄漏，形成漏电流，检测仪每次加电测量时电位初始值不为零，长期测量时会造成检测仪输出电位出现漂移现象。漏电流不可能完全消除，只有在严格控制电位检测仪朗缪尔探针球体与空间站结构地之间漏电流在一定范围内时，才能保证悬浮电位测量误差较低，或者通过一定控制方法在每次测量电位时将电荷平衡保持在初始态。。电位检测仪就是为了监测空间站结构表面悬浮电位的仪器，测量输出(0～5)V电压。经过对电位检测仪产品地面长时间测试的三组数据参见表1所示。

表1电位检测仪输出电压漂移量地面测试数据

测试数据表明：电位检测仪加电工作时间越长，漂移量越大。长时间工作时，会导致检测仪输出测量误差增大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种空间站电位检测仪静电荷清零方法及清零电路，能够有效解决由于漏电流带来的误差超标问题。

一种空间站电位检测仪静电荷清零方法，其中，空间站电位检测仪包括郎缪尔探针及检测电路，朗缪尔探针21通过导线连接检测电路22，其中，检测电路22中包括两个串连的高压臂电容C1、低压臂电容C2和测量放大电路，朗缪尔探针21的导线连接高压臂电容C1，所述方法包括：

将电位检测仪中朗缪尔探针21连接检测电路22的线路断开，并将高压臂电容C1通过导线接地，此时高压臂电容C1中保持的电荷开始向地泄放；

在高压臂电容保C1持接地期间，将检测电路22的低压臂电容C2通过导线接地；

经过一段设定时间后，先将检测电路22的低压臂电容C2与地切断；

再经过一段时间后，将高压臂电容C1的接地切断，同时朗缪尔探针21与检测电路22重新连接，完成清零。

一种种空间站电位检测仪静电荷的清零电路，包括微控制器电路、驱动电路、继电器S1和继电器S2；

检测电路中高压臂电容C1和低压臂电容C2之间引出一个接点C；朗缪尔探针21线路连接到检测电路22的线路上断开，形成节点A和节点B；节点A和节点B之间连接一个单刀双掷继电器S1；继电器S1的第4脚与节点B连接，S1的常闭端第3脚与节点A连接，S1的常开端第5脚接地；继电器S2的第4脚与节点C连接，S2的常开端第5脚接地；

驱动电路的两个输出端分别连接继电器S1和S2的线圈控制端；