研究討論了一種利用孤立導(dǎo)體在空間等離子體環(huán)境中建立探測(cè)器參考電位的技術(shù).將一個(gè)金屬導(dǎo)體與航天器進(jìn)行電隔離,利用電路將孤立導(dǎo)體電位引入探測(cè)器電源模塊,為探測(cè)器建立參考電位.該技術(shù)可安全方便地應(yīng)用于衛(wèi)星等航天器,使探測(cè)器的地電位與空間等離子體電位基本一致,避免航天器本體電位對(duì)探測(cè)器的影響.該技術(shù)將應(yīng)用于中國空間站等離子體原位探測(cè)器,通過測(cè)試驗(yàn)證了該技術(shù)方法可以建立-210～+210 V的參考電位,滿足空間站等離子體原位探測(cè)器-200～+200 V的參考電位技術(shù)需求. 

【文章來源】：空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖５參考電位的測(cè)試電路??Ｆｉｇ．?５?Ｔｅｓｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｏｆ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ??

地與反相輸入端電勢(shì)相等，即與導(dǎo)??體金屬板的參考電位相同．通過這樣的參考勢(shì)電路，??即可為衛(wèi)星載荷建立與空間等離子體相一致的參考??電位．??載荷電源模塊負(fù)責(zé)為載荷供電，同時(shí)也為參考勢(shì)??電路中的運(yùn)算放大器供電．衛(wèi)星載荷的電源模塊可??選用ＤＯＤＣ隔離型器件，實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星一次電源的電??氣隔離．載荷電子線路也需要號(hào)航天器采取電氣隔??離，以確保載荷電源地電位與航天器電源地電位相互??獨(dú)立，避免航天器本體電位對(duì)參考電位產(chǎn)生影響．??運(yùn)＃放大器是參考勢(shì)電路的核心部件，其型號(hào)選??圖３參考電位的仿真結(jié)ｊ果??Ｆｉｇ．?３?Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔ??取對(duì)參考勢(shì)電路的性能有重要影響．由于載荷電源??棋塊地端＾運(yùn)放同相端相連，為避免運(yùn)放破壞導(dǎo)體金??屬板收集離子電流和電子電流的Ｔ－衡，從而改變導(dǎo)體??金屬板參考電勢(shì)，運(yùn)放應(yīng)具有高輸入阻抗、低輸入偏??置電流的特性．經(jīng)過參數(shù)對(duì)比以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終選??�。希校玻沸瓦\(yùn)笄放大器．ＱＰ２７運(yùn)算放大器是一種低??噪聲、低溫漂的高精度運(yùn)算放大器，在士１５?Ｖ供電??下，輸入偏置電流不超過±１５０ｎＡ，典型的差模輸入??電阻為共模輸入電阻為２？３ＧＲ可以滿足??參考勢(shì)電路所需運(yùn)放的高阻抗要求．??３測(cè)試試驗(yàn)??３．１實(shí)驗(yàn)原理及過程??由于實(shí)驗(yàn)室非空問等離子體環(huán)境，無法再現(xiàn)衛(wèi)星??結(jié)構(gòu)地帶電現(xiàn)象，因此在圖．４所示電路中的導(dǎo)體金屬??板，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)地之間加載一個(gè)電壓，模擬導(dǎo)體金屬板??與衛(wèi)星結(jié)構(gòu)地之間的電壓差．圖５為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下??的測(cè)試電路，可調(diào)電壓源通過電阻丑與運(yùn)放輸出端??相連，該電阻為航天器結(jié)構(gòu)地通過空間等離子體＿導(dǎo)??

李曉明等：利用孤Ａ導(dǎo)體建立等離子體揮測(cè)載荷參考電位方法??８５：??位，該負(fù)電位掃要通過參考勢(shì)電路與衛(wèi)星載荷的電源??地連接．如圖４所示，在導(dǎo)體金屬板的表面，通過引線??將形成的參考電位連接到一個(gè)運(yùn)算放大器的聚相糠??入端，運(yùn)算放大器的輸出端接到衛(wèi)星結(jié)構(gòu)地，并通過??空間等離子體與導(dǎo)體金屬板形成電氣連接，使參考勢(shì)??電路構(gòu)成閉環(huán)系纟充，從而使得運(yùn)算放大器的同相輸入??端電壓與反相輸入端電壓相等．將載荷電源模塊的電??源地連接到運(yùn)算放大器的同相輸入端，由寧電路中運(yùn)??放同相輸入端電勢(shì)與反相輸入端電勢(shì)相等，因此探測(cè)??器電源模塊的電源地與反相輸入端電勢(shì)相等，即與導(dǎo)??體金屬板的參考電位相同．通過這樣的參考勢(shì)電路，??即可為衛(wèi)星載荷建立與空間等離子體相一致的參考??電位．??載荷電源模塊負(fù)責(zé)為載荷供電，同時(shí)也為參考勢(shì)??電路中的運(yùn)算放大器供電．衛(wèi)星載荷的電源模塊可??選用ＤＯＤＣ隔離型器件，實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星一次電源的電??氣隔離．載荷電子線路也需要號(hào)航天器采取電氣隔??離，以確保載荷電源地電位與航天器電源地電位相互??獨(dú)立，避免航天器本體電位對(duì)參考電位產(chǎn)生影響．??運(yùn)＃放大器是參考勢(shì)電路的核心部件，其型號(hào)選??圖３參考電位的仿真結(jié)ｊ果??Ｆｉｇ．?３?Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｒｅｓｕｌｔ??取對(duì)參考勢(shì)電路的性能有重要影響．由于載荷電源??棋塊地端＾運(yùn)放同相端相連，為避免運(yùn)放破壞導(dǎo)體金??屬板收集離子電流和電子電流的Ｔ－衡，從而改變導(dǎo)體??金屬板參考電勢(shì)，運(yùn)放應(yīng)具有高輸入阻抗、低輸入偏??置電流的特性．經(jīng)過參數(shù)對(duì)比以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終選??�。希校玻沸瓦\(yùn)笄放大器．ＱＰ２７運(yùn)算放大

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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