一种等离子体推力器羽流参数多点测量装置及测量方法与流程

技术特征：
1.一种等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，包括：真空舱(11)；与所述真空舱(11)相连接的真空泵单元(12)；与所述真空泵单元(12)相连接的工控单元(13)，用于提供并维持所述真空舱(11)的真空环境；以及测量单元(14)；所述测量单元(14)包括：至少两个设置在所述真空舱(11)内的三维移动平台(141)；设置于所述三维移动平台(141)上的探测结构(142)；与所述探测结构(142)连接，用于采集数据的采集单元；所述探测结构(142)采用朗缪尔探针、rpa探针或faraday探针。2.根据权利要求1所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，所述真空舱(11)为中空的柱状体，且在所述真空舱(11)轴向的至少一个端面上设置用于安装等离子体推力器的安装位(111)；所述安装位(111)贯穿所述真空舱(11)的舱壁，且可开合的设置；所述真空舱(11)的侧壁上设置有观察窗(112)和电真空法兰。3.根据权利要求1所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，所述真空舱(11)水平设置；所述三维移动平台(141)为两个，分别为第一三维移动平台(141a)和第二三维移动平台(141b)；所述第一三维移动平台(141a)和第二三维移动平台(141b)相互对称的设置在所述真空舱(11)内部的水平台上。4.根据权利要求1所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，所述三维移动平台(141)包括：第一线性驱动(1411)，设置在所述第一线性驱动(1411)上的第二线性驱动(1412)，以及设置在所述第二线性驱动(1412)上的转动平台(1413)；所述第一线性驱动(1411)的驱动方向与所述真空舱(11)的轴向相平行；所述第二线性驱动(1412)的驱动方向与所述真空舱(11)的轴向相垂直；所述转动平台(1413)的旋转方向与所述真空舱(11)的轴向相垂直，所述转动平台(1413)可在正负30度范围内旋转；所述探测结构(142)安装在所述转动平台(1413)的外边缘上，且探测结构(142)朝向与所述真空舱(11)的轴向相垂直。5.根据权利要求1至4任一项所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，各所述探测结构(142)分别对应设置有电源，用于驱动探针运行；若所述探测结构(142)采用朗缪尔探针，则各所述探测结构(142)分别对应设置有电源，用于单探针模式下独立运行进行离子体特征参数空间分布的连续快速测量和对称运行进行离子体羽流空间分布对称性测量，或者，各所述探测结构(142)连接于同一电源用于双探针模式下进行离子体特征参数空间分布的连续快速测量；若所述探测结构(142)采用rpa探针，则各所述探测结构(142)分别对应设置有电源，用于单探针模式下独立运行进行推力器羽流离子能量分布测量和对称运行进行推力器羽流离子能量分布对称性测量；若所述探测结构(142)采用faraday探针，则各所述探测结构(142)分别对应设置有电源，用于单探针模式下独立运行进行羽流发散角的测量和对称运行进行羽流发散角的对称性测量。
6.根据权利要求5所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，所述探测结构(142)与所述采集单元相连的一端串联设置有多个电感；多个所述电感的共振频率互不相同。7.根据权利要求6所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，所述电感包括：锰锌铁氧体磁芯，以及缠绕在所述锰锌铁氧体磁芯上的导线。8.根据权利要求5所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置，其特征在于，所述采集单元采用电流采样电路，其中，所述电流采样电路为具有高输入共模抑制比采样电路；在所述电流采样电路的信号输入前级放大器和电流拾取差分放大器设置运算放大器有源滤波电路；在所述电流拾取差分放大器靠近探针扫描电压源的一端串联有与取样电阻相同阻值的补偿电阻。9.一种采用根据权利要求1至8任一项所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置的测量方法，其特征在于，所述探测结构(142)采用朗缪尔探针、rpa探针或faraday探针；包括：s1.将待测的等离子体推力器安装在所述真空舱(11)的安装位(111)上，并通过工控单元(13)和真空泵单元(12)对所述真空舱(11)抽真空并保持；s2.所述测量单元(14)中的多个探测结构(142)分别与不同的电源相连接，作为两组单探针使用；s3.所述测量单元(14)中的多个所述三维移动平台(141)按照规划的路径分别驱动所述探测结构(142)在所述等离子体推力器所产生的羽流区内独立移动或对称移动；s4.分别获取各所述探测结构(142)相对应的i-v曲线，导出等离子体特征参数；其中，所述等离子体特征参数包括：电子温度、密度、能量分布和等离子体电位；s5.重复执行步骤s3至s4，获取所述羽流区内等离子体特征参数的空间分布，或者获取推力器羽流离子能量的空间分布，或者获取羽流发散角。10.一种采用根据权利要求1至8任一项所述的等离子体推力器羽流参数多点测量装置的测量方法，其特征在于，所述探测结构(142)采用朗缪尔探针；包括：s1.将待测的等离子体推力器安装在所述真空舱(11)的安装位(111)上，并通过工控单元(13)和真空泵单元(12)对所述真空舱(11)抽真空并保持；s2.所述测量单元(14)中的多个探测结构(142)与同一电源相连接，作为一组双探针使用；s3.所述测量单元(14)中的多个所述三维移动平台(141)按照规划的对称路径分别驱动所述探测结构(142)在所述等离子体推力器所产生的羽流区内对称移动；s4.分别获取各所述探测结构(142)相对应的i-v曲线，导出等离子体特征参数；其中，所述等离子体特征参数包括：电子温度、密度、能量分布和等离子体电位；s5.重复执行步骤s3至s4，获取所述羽流区内等离子体特征参数的空间分布。

技术总结
本发明涉及一种等离子体推力器羽流参数多点测量装置及测量方法，多点测量装置，包括：真空舱；与所述真空舱相连接的真空泵单元；与所述真空泵单元相连接的工控单元，用于提供并维持所述真空舱的真空环境；以及测量单元；所述测量单元包括：至少两个设置在所述真空舱内的三维移动平台；设置于所述三维移动平台上的探测结构；与所述探测结构连接，用于采集数据的采集单元；探测结构采用朗缪尔探针、RPA探针或Faraday探针。本发明可以提高等离子体测量效率、能够连续测量羽流多点对称性，打破朗缪尔探针使用的局限性、屏蔽探针电路中的误差干扰，同时，本发明的多点测量装置结构简单、稳定可靠，实用性强。实用性强。实用性强。


技术研发人员：柴昊 贾军伟 张书锋 刘展 郎昊 武宇婧
受保护的技术使用者：北京东方计量测试研究所
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/25