[发明专利]一种图像法评估霍尔推力器羽流发散角的方法

摘要

一种图像法评估霍尔推力器羽流发散角的方法，涉及霍尔推力器技术领域。解决了现有采用探针测量羽流发散角对于等离子体密度和能量较高的羽流近场区，探针诊断应用困难，且准确性差的问题。本发明采用图像采集装置采集霍尔推力器的羽流图像，获得羽流图片；求得羽流图片的照度，利用羽流图片的照度获得推力器羽流发射空间内任意一点的照度，利用公式获得霍尔推力器羽流发散角α_95％。本发明适用于测量霍尔推力器的羽流发散角。

主权项

一种图像法评估霍尔推力器羽流发散角的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、采用图像采集装置采集霍尔推力器的羽流图像，获得羽流图片；具体方法为：将图像采集装置设置在霍尔推力器羽流发射口的侧面，图像采集装置拍摄口的中心轴与霍尔推力器发射口的中心轴位于同一水平面；图像采集装置的拍摄口的中心轴与霍尔推力器羽流发射口的中心轴垂直；图像采集装置的拍摄口与霍尔推力器羽流发射口之间的距离为S；步骤二、利用公式：$L_{(x_0,z_0)}=L_{A_{1}B}={\mathrm{\Σ}}_{i=A_1}^B\frac{p_i}{4{\mathrm{\πS}}^2}=2{\mathrm{\Σ}}_{i=A_1^{\′}}^{A_4}\frac{p_i}{4{\mathrm{\πS}}^2}---\left(1\right)$获得羽流图片坐标为(x₀，z₀)的点的照度其中，A₁B是与A₁′O垂直的对应羽流照片中坐标为(x₀,z₀)点的弦，A₁′O是圆心在(0,0,z₀)点处的与推力器出口平面相平行的圆截面中与x轴平行的半径；A₄是A1B与A₁′O的交点，且是A1B的中点；P_i为A₁B上第i点的照度；步骤三、利用公式：$\begin{array}{c}{L}_{(x_0-1,y,z_0)}=2\{{\Σ}_{i=A_1^{\′}}^{A_4}\frac{p_i}{4{\mathrm{\πS}}^2}+p_{(x_0-1,0,z_0)}\}\\ =2\{L_{(x_0,z_0)}+p_{(x_0-1,0,z_0)}\}\end{array}---\left(2\right)$获得：$p_{(x_0-1,0,z_0)}=\frac{1}{2}\{L_{(x_0-1,z_0)}-L_{(x_0,z_0)}\}---\left(3\right)$其中，为圆心在(0,0,z₀)点处的与推力器出口平面相平行的圆截面上坐标为(x₀‑1,0,z₀)的点的照度，为羽流图片中点(x₀‑1,z₀)的照度，获得了圆心在(0,0,z₀)点处的与推力器出口平面相平行的圆截面上的线段A₁′O所有像素点的照度；改变z₀大小，利用公式(2)和公式(3)获得推力器羽流发射空间任意一点的照度；步骤四、令步骤三的z₀＝z_p利用公式：$\frac{{\Σ}_{x=0}^{x_p}p(x,0,z_p)}{{\Σ}_{x=0}^{A_{1}0}P(x,0,z_p)}=95\%---\left(4\right)$获得，像素图片中点照度积分在95％的点(x_p,z_p)的横坐标x_p；步骤五、利用公式${\mathrm{\α}}_{95\%}={\tan }^{-1}\frac{x_p-x_j}{z_p}---\left(5\right)$获得霍尔推力器羽流发散角α_95％；其中，(xj，0)是推力器外陶瓷出口内表面的坐标，(x_p，z_p)是像素图片中点照度积分在95％的点的坐标。