[发明专利]一种用于测量空间站在轨充电电位的装置

权利要求书

1.一种用于测量空间站在轨充电电位的装置，其特征在于，该装置包括：圆盘形传感器、第一电位测量电路、第二电位测量电路、数据处理器和数字显示器；

圆盘形传感器固定绝缘设置在空间站的舱体外，并朝向空间站在轨运行的迎风面；第一电位测量电路、第二电位测量电路、数据处理器和数字显示器均设置在空间站舱内；圆盘形传感器分别与第一电位测量电路、第二电位测量电路通信连接；第一电位测量电路、第二电位测量电路均与数据处理器通信连接，数据处理器与数字显示器通信连接；

所述圆盘形传感器，用于实时与空间等离子体相互作用,产生感应电位，并分别将其输入至第一电位测量电路和第二电位测量电路；

所述第一电位测量电路，用于根据实时圆盘形传感器产生的感应电位，计算第一电位差；

所述第二电位测量电路，用于根据实时圆盘形传感器产生的感应电位，计算第二电位差；

所述数据处理器，用于根据第一电位差和第二电位差，得到空间站在轨充电电位，并将其输入至数字显示器；

所述数字显示器，用于显示空间站在轨充电电位；

所述第一电位测量电路包括：高阻值电阻、反馈电阻、运算放大器和AD采集器；

高阻值电阻接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的公共输出端连接AD采集器，且反馈电阻并联在运算放大器的反向输入端和公共输出端上，运算放大器的同相输入端接入空间站舱地；

根据实时采集的空间站外空间等离子体的电位，计算第一电位差：

其中，V1¹为模拟第一电位差；K为比例系数；R_in为高阻值电阻值；R_f为反馈电阻值；V_o1为对实时采集的第一电位差进行放大后的模拟量电压值；

将V_o1通过AD采集器进行模数转换，得到其数字量输出；再将该数字量输出乘以比例系数K，计算得到第一电位差V1¹，该第一电位差为圆盘形传感器与空间站舱地之间电位；

所述第二电位测量电路包括：运算放大器、朗缪尔探针和AD采集器；

圆盘形传感器接入运算放大器的反向输入端，运算放大器的同相输入端接入朗缪尔探针的电源地，同时运算放大器的电源接入朗缪尔探针的电源，朗缪尔探针还接入AD采集器；

通过运算放大器的反馈电路，将朗缪尔探针的电源地与圆盘形传感器产生的感应电位保持电位一致，再用朗缪尔探针直接测量空间等离子体电位，得到空间等离子体电位U，则圆盘形传感器与空间等离子体之间的电位为-U，并将其通过AD采集器进行模数转换，得到第二电位差数字量输出，并将其作为第二电位差V2，该第二电位差为圆盘形传感器与空间等离子体之间电位；

所述数据处理器的具体过程为：

根据第一电位差和第二电位差，得到空间站在轨充电电位V：

V＝V1+V2；

其中，V1为第一电位差；V2为第二电位差；

将计算得到的空间站在轨充电电位V输入至数字显示器。

2.根据权利要求1所述的用于测量空间站在轨充电电位的装置，其特征在于，所述圆盘形传感器为金属圆盘探头或金属圆盘传感器。