【摘要】：中國電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星(CSES)是目前世界上唯一一顆現(xiàn)役的地震監(jiān)測衛(wèi)星。它主要監(jiān)測磁層擾動與內(nèi)輻射帶穩(wěn)定性并研究由地震引發(fā)的空間電磁擾動、等離子體波動和高能粒子沉降之間的時間相關性。電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星已于2018年2月2日成功發(fā)射。高能粒子探測器是電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星的有效載荷之一,它由高能段探測器(HEPP-H)、低能段探測器(HEPP-L)和太陽X射線監(jiān)測器三部分組成。高能段探測器主要測量地球500km軌道的電子(2-50Me V)和質子(20-200Me V)的空間分布和能譜。其視場范圍為68°×68°,能量分辨率為10%(FWHM),角分辨率5°,粒子鑒別率90%。為實現(xiàn)其科學目標,探測器設計了接收量能器信號的前端電子學、對前端電子學進行采集的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及用于衛(wèi)星通信的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),同時設計了數(shù)據(jù)處理軟件對采集到的科學數(shù)據(jù)進行處理發(fā)布。本文將分為五個章節(jié),第一章將介紹研究的國內(nèi)外發(fā)展情況以及介紹了高能粒子探測器的三個組成探測器。第二章描述了量能器前端電子學設計和分離元器件的信號讀出方式,并對量能器進行了質子和電子的標定。第三章介紹了FPGA與單片機的接口電路,并根據(jù)前端電子學時序設計FPGA與單片機軟件內(nèi)容。第四章介紹了與衛(wèi)星通信部分的CAN總線控制電路設計和單片機接口電路等相關電路的設計,并根據(jù)接口協(xié)議完成對數(shù)據(jù)管理軟件各功能模塊的實際。最后第五章介紹了地面系統(tǒng)部分數(shù)據(jù)處理軟件數(shù)據(jù)去重、數(shù)據(jù)拼接以及科學數(shù)據(jù)對時等相關算法的設計。
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P315.7
【圖文】：

來都嚴重威脅人類社會的穩(wěn)定[1]。早在東漢時期，我國著儀對地震進行觀測，為地震的研究做出貢獻。新中國成有組織的研究地震前兆，經(jīng)過 50 多年的系統(tǒng)公關，逐步預報科學思路和工作程序[2]。地震預測關系到全人類的生個宏偉的研究目標[3]。0 年代，俄羅斯的 MARIYA 空間探測器上探測到與地震相對空間高能帶電粒子的探測已經(jīng)成為現(xiàn)階段對地震預測研空間高能帶電粒子粒子暴的爆發(fā)主要發(fā)生在大地震的主震鐘到幾個小時的短暫爆發(fā)對地震前兆的研究和地震的預帶電粒子的研究是基于 VanAllen 輻射帶理論。VanAllellen 研究團隊發(fā)現(xiàn)的，其分為內(nèi)側與外側兩部分構成[5]。 1.1 所示。

HEPP-H組成

圖 1 3 高能粒子探測器整體結構爆炸圖硅條探測器位于準直器后方，其主要進行對入射粒子方向跟蹤和粒子能量的測兩片具有 X、Y 雙面讀出硅條探測器（DSSDs）組成，其靈敏面積為 100cm2Ds如圖1.4所示。DSSD使用由Micronsemiconductor 制造(型號TTT2(DS) 300)器厚度為 295 μm 條間距為 760 μm，讀出條的寬度為 700 μm[12]。由于硅微條常薄，電子和質子在硅中散射較小，所以帶電粒子在穿過 DSSDs 后近似可以發(fā)生軌跡偏移，因此選用硅片作為測量投擲角的介質。DSSDs 每一面都由 128 單元，粒子經(jīng)過探測單元后，將會有相應的信號輸出，當粒子穿過第二片 DSSD測單元后，也會得一路信號信息，如圖 1.4 角度測量示意圖所示，DSSDs 的空信息，可以計算出粒子的投擲角[13]。同時硅條探測器屬于半導體探測器，當粒時將會損失一定能量，因此硅條探測器與量能器共同對粒子能量信息進行測量

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 楊麗鵬;車永剛;;基于HDF5實現(xiàn)多區(qū)結構網(wǎng)格CFD程序的并行I/O[J];計算機研究與發(fā)展;2015年04期

2 閆相相;單新建;曹晉濱;湯吉;;利用DEMETER衛(wèi)星數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析全球M_w≥7.0地震的電離層電子濃度異常[J];地球物理學報;2014年02期

3 李新喬;馬宇劏;王煥玉;盧紅;張學民;王平;石峰;徐巖冰;黃建平;孟祥承;王輝;趙小蕓;;空間電磁衛(wèi)星的粒子探測與汶川地震[J];地球物理學報;2010年10期

4 何宇飛;楊冬梅;陳化然;錢家棟;朱榮;M.Parrot;;DEMETER衛(wèi)星探測到可能與汶川地震有關的地面VLF發(fā)射站信號的信噪比變化[J];中國科學(D輯:地球科學);2009年04期

5 申旭輝;吳云;單新建;;地震遙感應用趨勢與中國地震衛(wèi)星發(fā)展框架[J];國際地震動態(tài);2007年08期

6 陳運泰;;地震預測——進展、困難與前景[J];地震地磁觀測與研究;2007年02期

7 丁鑒海;申旭輝;潘威炎;張晶;余素榮;李綱;關華平;;地震電磁前兆研究進展[J];電波科學學報;2006年05期

8 黎新亮,關沫,馬君璞;基于SJA1000的CAN總線通訊模塊的設計[J];沈陽工業(yè)大學學報;2004年01期

相關博士學位論文 前1條

1 吳峰;空間高能粒子探測器望遠鏡系統(tǒng)電子學研究[D];中國科學技術大學;2013年

相關碩士學位論文 前6條

1 曾紀榮;電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星高能粒子探測器低能段載荷數(shù)采系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];南昌航空大學;2017年

2 李瑤;暗物質粒子探測衛(wèi)星上塑料閃爍體探測器的標定與電荷重建算法研究[D];中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所);2017年

3 李彤;高能粒子探測數(shù)據(jù)通信管理模塊設計與實現(xiàn)[D];成都理工大學;2017年

4 朱慶偉;空間高能中子探測器數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設計及調試[D];南京航空航天大學;2016年

5 楊婉;高能粒子探測器HEPP-H量能器讀出電子學研究[D];成都理工大學;2015年

6 戴亮;微機監(jiān)測系統(tǒng)的CAN總線研究[D];北京交通大學;2007年

本文編號：2797093