一种基于COTS器件的辐射环境监测系统的制作方法

一种基于cots器件的辐射环境监测系统
技术领域
1.本发明涉及辐照环境监测技术领域，尤其涉及一种基于cots器件的辐射环境监测系统。


背景技术：

2.航天器在轨道运行过程中将遭受多种空间辐照环境的作用，包括各种粒子辐射(电子、质子、重离子等)、电磁辐射等，可引起航天器产生单粒子效应、电离总剂量效应、表面充放电效应、内带电效应等，是引起航天器在轨故障甚至失效的主要来源，严重影响航天器的在轨安全和可靠性；空间辐射主要有三个重要的高能粒子环境因素：辐射带捕获粒子，太阳宇宙线、银河宇宙线。辐射带捕获的高能粒子会随着卫星在轨飞行不断穿透卫星并沉积能量在其器件内部，产生累积的总剂量效应；太阳质子事件或银河宇宙线产生的高能质子或离子能穿透磁层的屏障，对低轨道卫星产生危害；
3.目前，国内外在空间粒子测量中常用的方法都是基于传感器的方式，例如采用半导体望远镜测量法是一种常用的测量中高能粒子的方法，仪器传感器采用两至三片半导体探测器，加上电子学线路进行测量。高能粒子通过准直器射入传感器时，在各半导体探测器内沉积能量，以电离方式产生相应的电子空穴对，这些电子空穴对在高压电场的作用下，汇集到输出端并产生电荷脉冲。该电荷脉冲高度与粒子在该半导体探测器中沉积的能量成正比。根据半导体探测器的脉冲高度，对信号进行鉴别阈分析和符合反符合处理，即可得到粒子能谱信息。
4.而大量采用宇航级元器件进行航天器研制的模式，存在“成本高、研制周期长、元器件性能不足”等缺点，且传统的空间辐照监测系统是利用传感器对某一项辐照指标或效应进行监测，测量的是辐照指标的绝对值，并不能获得较为准确的测量数据。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种基于cots器件的辐射环境监测系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种基于cots器件的辐射环境监测系统，包括cots器件阵列、综合监测单元，所述cots器件阵列由多个对于辐照环境敏感的cots器件组成，所述cots器件阵列通过电缆与综合监测单元电性连接，所述综合监测单元针对该种cots器件的工作状态读出电路，实时监测cots器件阵列的工作情况，若cots器件工作均正常，则每个cots器件的输出结果均相同，当cots阵列出现不同输出结果时，综合监测单元记录下出现异常输出的cots器件数量及器件持续工作的时长，单位时间内出现cots器件工作异常的百分比可用于评价辐照环境的相对恶劣程度。
8.优选地，多个所述cots器件由同一种的多个器件阵列组成，cots器件器件可布置于卫星任意的位置点进行辐照环境监测，布置的数量和种类可根据卫星提供的资源和量化
精度需求进行调整。
9.优选地，所述综合监测单元的表面具有防辐射涂层，保证综合监测单元具备抗辐照能力，在监测过程中能够正常工作。
10.优选地，所述cots器件阵列、电缆、综合监测单元的外部设置有仪器外壳，用于对cots器件阵列、电缆、综合监测单元起到防护作用，同时排除非监测环境要素对监测系统的干扰。
11.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
12.本技术中，通过综合监测单元监测多个cots器件在空间辐照环境下的工作状态，对空间总体辐照情况恶劣程度进行综合评价，并能直接获取空间辐照环境及效应对cots器件的工作状态和寿命的影响参数，相比传统的传感器检测，使用cots器件阵列与综合监测单元共同组成的检测系统具有周期短、成本低、集成度高的优点。
附图说明
13.图1示出了根据本发明实施例提供的一种基于cots器件的辐射环境监测系统的连接结构示意图；
14.图2示出了根据本发明实施例提供的一种基于cots器件的辐射环境监测系统的组成结构示意图。
15.图例说明：
16.1、cots器件阵列；2、电缆；3、综合监测单元；4、仪器外壳。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
19.一种基于cots器件的辐射环境监测系统，包括cots器件阵列1、综合监测单元3，cots器件阵列1由多个对于辐照环境敏感的cots器件组成，cots器件阵列1通过电缆2与综合监测单元3电性连接，综合监测单元3用于实时监测cots器件阵列1的工作情况，综合监测单元3针对该种cots器件的工作状态读出电路，实时监测cots器件阵列1的工作情况，若cots器件工作均正常，则每个cots器件的输出结果均相同，当cots器件阵列1出现不同输出结果时，综合监测单元3记录下出现异常输出的cots器件数量及器件持续工作的时长，单位时间内出现cots器件工作异常的百分比可用于评价辐照环境的相对恶劣程度；
20.由cots器件阵列1与综合监测单元3共同组成的检测系统包括三种工作模式，分别为自检模式、待机模式、监测模式，综合监测单元3首先加电，上电后默认进入自检模式，在自检模式下，只有综合监测单元3加电，cots器件阵列1不加电，自检模式下主要对综合监测单元3自身的状态进行检测，自检完成后进入待机模式，在待机模式下，综合监测单元3主要进行自身任务维护管理，当通过上传指令或由设备自主进入监测模式后，综合监测单元3对cots器件阵列1进行加电测试，综合监测单元3需要记录加电时长，并且周期性的测量每个
cots器件的输出情况，综合监测单元3可通过通信链路，将当前每个cots器件工作状态情况下传到地面，地面人员根据cots器件工作状态监测数据，判断在测试时长内出现异常的cots器件的总数量，并结合每个cots器件状态监测数据，分析该器件受到辐照影响的严重情况，采用在辐照环境下出现异常的cots器件所占百分比，实现量化评价当前轨道的辐照情况，尤其是辐照对该类别的cots器件的影响，并给出在该轨道上使用cots器件的指导意见。
21.具体的，如图1所示，多个cots器件由同一种的多个器件阵列组成，cots器件可布置于卫星任意的位置点进行辐照环境监测，布置的数量和种类可根据卫星提供的资源和量化精度需求进行调整。
22.具体的，综合监测单元3的表面具有防辐射涂层，保证综合监测单元3具备抗辐照能力，在监测过程中能够正常工作。
23.具体的，如图2所示，cots器件阵列1、电缆2、综合监测单元3的外部设置有仪器外壳4，仪器外壳4对cots器件阵列1、电缆2、综合监测单元3起到防护作用，同时排除非监测环境要素对监测系统的干扰。
24.综上所述，本实施例所提供的一种基于cots器件的辐射环境监测系统，通过综合监测单元3监测多个cots器件在空间辐照环境下的工作状态，对空间总体辐照情况恶劣程度进行综合评价，并能直接获取空间辐照环境及效应对cots器件的工作状态和寿命的影响参数，相比传统的传感器检测，使用cots器件阵列1与综合监测单元3共同组成的检测系统具有周期短、成本低、集成度高的优点。
25.实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。