介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，涉及測量電變量的裝置或系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。所述測試系統(tǒng)包括高壓靜電發(fā)生器，其電壓輸出端通過導(dǎo)線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；非接觸靜電電壓測試儀通過導(dǎo)線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；步進電機控制器通過導(dǎo)線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；真空罐系統(tǒng)通過真空管與真空泵保持密閉連接；真空計通過導(dǎo)線、真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持連接。所述測試系統(tǒng)用于研究太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研究二次放電能量及其對太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機理提供實驗數(shù)據(jù)。
【專利說明】介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及測量介質(zhì)材料表面電量的裝置或系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]對介質(zhì)表面電荷的深入研宄，人們可以進一步認識影響介質(zhì)表面充放電的本質(zhì)因素，還可以通過對材料表面電荷分布的研宄，分析介質(zhì)內(nèi)部及介質(zhì)交界面處的微觀介電現(xiàn)象，為研宄低氣壓環(huán)境下不同介質(zhì)材料的充放電特性，探索低氣壓環(huán)境下介質(zhì)表面帶電的機理，尋找新型的耐電強度高的介質(zhì)材料，提高低氣壓下真空中介質(zhì)材料的耐壓性提供依據(jù)。因此研宄低氣壓環(huán)境下介質(zhì)材料表面電荷充放電對于航天器材料的發(fā)展具有十分重要的意義。
[0003]介質(zhì)表面在低氣壓環(huán)境下會呈現(xiàn)遠不同于地表環(huán)境的表面絕緣電阻率，電荷在介質(zhì)表面聚集是造成表面放電的原因，放電產(chǎn)生的脈沖會影響航天器電子系統(tǒng)的工作異常；弧光放電則會造成介質(zhì)表面燒毀，都會影響到航天器可靠性。一般處理方法是對介質(zhì)表面進行低絕緣電阻率處理，如采用半導(dǎo)電膜等。進一步的研宄是采用表面噴涂或表面處理解決表面帶電問題。低氣壓環(huán)境下介質(zhì)材料表面的帶電程度與空間帶電強度的關(guān)系是評價介質(zhì)材料可靠性的關(guān)鍵試驗項目。
[0004]在真實空間環(huán)境下的介質(zhì)帶電與放電過程極為復(fù)雜，不僅與介質(zhì)物理、化學結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且受空間復(fù)雜多變環(huán)境的影響。比如太陽風、沉降粒子、極光環(huán)境以及低通量高能宇宙射線對介質(zhì)的累積效應(yīng)等，需要進行長久不懈的試驗研宄。
[0005]理想的介質(zhì)帶電與放電試驗應(yīng)是綜合真空，高、低溫，電子束(或等離子體)，紫外線，X射線效應(yīng)等因素于一體的大型仿真試驗，條件成熟時就應(yīng)考慮設(shè)計太空真實環(huán)境試驗；如真空紫外輻射環(huán)境下介質(zhì)材料的冷熱循環(huán)壽命試驗；真空紫外、X光輻射環(huán)境下介質(zhì)材料的冷熱循環(huán)壽命試驗；真空紫外輻射條件下原子氧對介質(zhì)材料的腐蝕壽命試驗以及三因子或多因子綜合效應(yīng)老化試驗等。有條件時建立包含所有主要因素的綜合老化和加速老化試驗系統(tǒng)。
[0006]在地面環(huán)境下如何保持模擬航天器太陽能電池陣表面帶有較高的靜電電位，并模擬太空低氣壓帶電環(huán)境，測試模擬的航天器介質(zhì)材料表面的靜電電壓，是當前迫切需要解決的研宄課題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，能夠?qū)橘|(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面給電并進行電量測試，用于研宄太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研宄二次放電能量及其對太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機理提供實驗數(shù)據(jù)，同時對航天器表面材料及敏感部件進行靜電起電、放電等效實驗，為選取合適的抗靜電材料提供技術(shù)支撐。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，其特征在于:所述測試系統(tǒng)包括真空罐系統(tǒng)和位于真空罐系統(tǒng)外側(cè)的非接觸靜電電壓測試儀、高壓靜電發(fā)生器、步進電機控制器、真空泵和真空計，所述步進電機控制器通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第一真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)內(nèi)的步進電機的控制端連接，所述步進電機的動力輸出端通過絕緣連軸桿與第一絕緣垂直支架連接，所述第一絕緣垂直支架上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架，所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架的自由端設(shè)有噴電刷，所述第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架的自由端設(shè)有非接觸靜電傳感器，當所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架在步進電機的帶動下旋轉(zhuǎn)時，噴電刷和非接觸靜電傳感器依次與絕緣載物臺相對，所述絕緣載物臺上設(shè)有被測介質(zhì)材料，所述被測介質(zhì)材料通過接地引線與真空罐的屏蔽罩連接，所述非接觸靜電傳感器通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第二真空引線接頭與非接觸靜電電壓測試儀連接，所述噴電刷通過導(dǎo)線與位于第一絕緣垂直支架內(nèi)彈簧的一端連接，彈簧的另一端設(shè)有金屬球，所述第一絕緣垂直支架的正下方設(shè)有與其相對的第二絕緣垂直支架，第二絕緣垂直支架上設(shè)有與金屬球相適配的金屬槽，所述金屬槽通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第三真空引線接頭與高壓靜電發(fā)生器連接，真空罐系統(tǒng)通過真空管與真空泵保持密閉連接，真空計通過導(dǎo)線、位于真空罐上的第四真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持連接。
[0009]進一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述第二絕緣垂直支架通過第三絕緣垂直支架與真空罐固定連接。
[0010]進一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架之間的夾角為90° O
[0011]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:通過所述測試系統(tǒng)能夠進行低氣壓環(huán)境下太陽電池陣等介質(zhì)材料表面電位影響實驗，從而建立不同氣壓環(huán)境下太陽能電池陣列等介質(zhì)材料表面電位關(guān)系表達式；可以進行低氣壓環(huán)境下不同材料、不同區(qū)間高壓放電影響實驗，從而建立低氣壓環(huán)境下不同材料、不同區(qū)間的高壓放電關(guān)系表達式。通過所述測試系統(tǒng)能夠較為全面的掌握低氣壓環(huán)境下介質(zhì)材料表面電位影響規(guī)律。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0013]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型真空罐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]其中:1、真空罐系統(tǒng)2、非接觸靜電電壓測試儀3、高壓靜電發(fā)生器4、步進電機控制器5、真空泵6、真空計7、導(dǎo)線8、真空罐9、第一真空引線接頭10、步進電機11、絕緣連軸桿12、第一絕緣垂直支架13、第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架14、第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架15、噴電刷16、非接觸靜電傳感器17、絕緣載物臺18、被測介質(zhì)材料19、接地引線20、屏蔽罩21、第二真空引線接頭22、彈簧23、金屬球24、第二絕緣垂直支架25、金屬槽26、第三真空引線接頭27、真空管28、第四真空引線接頭29、第三絕緣垂直支架。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0017]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0018]如圖1-2所示，本實用新型公開了一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括真空罐系統(tǒng)I和位于真空罐系統(tǒng)I外側(cè)的非接觸靜電電壓測試儀2、高壓靜電發(fā)生器3、步進電機控制器4、真空泵5和真空計6。所述步進電機控制器4通過導(dǎo)線
7、位于真空罐8上的第一真空引線接頭9與真空罐系統(tǒng)I內(nèi)的步進電機10的控制端連接，所述步進電機10的動力輸出端通過絕緣連軸桿11與第一絕緣垂直支架12連接，操作步進電機10能夠使第一絕緣垂直支架12轉(zhuǎn)動。
[0019]所述第一絕緣垂直支架12上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14，所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14之間的夾角為90°。所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13的自由端設(shè)有噴電刷15，所述第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14的自由端設(shè)有非接觸靜電傳感器16。當所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14在步進電機10的帶動下旋轉(zhuǎn)時，噴電刷15和非接觸靜電傳感器16依次與絕緣載物臺17相對。所述絕緣載物臺17上設(shè)有被測介質(zhì)材料18，所述被測介質(zhì)材料18通過接地引線19與真空罐8的屏蔽罩20連接。
[0020]所述非接觸靜電傳感器16通過第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13內(nèi)的導(dǎo)線7、位于真空罐上的第二真空引線接頭21與非接觸靜電電壓測試儀2連接，所述噴電刷15通過第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14內(nèi)的導(dǎo)線7與位于第一絕緣垂直支架12內(nèi)彈簧22的一端連接。彈簧22的另一端設(shè)有金屬球23，所述第一絕緣垂直支架12的正下方設(shè)有與其相對的第二絕緣垂直支架24，所述第二絕緣垂直支架24通過第三絕緣垂直支架29與真空罐8固定連接。第二絕緣垂直支架24上設(shè)有與金屬球23相適配的金屬槽25。所述金屬槽25通過導(dǎo)線7、位于真空罐上的第三真空引線接頭26與高壓靜電發(fā)生器3連接。當所述步進電機10帶動一絕緣垂直支架12轉(zhuǎn)動時，彈簧22端部的金屬球23可以進入第二絕緣垂直支架24上的金屬槽25內(nèi)，金屬球23接觸金屬槽25與高壓靜電發(fā)生器3實現(xiàn)電連接。
[0021]真空罐系統(tǒng)I通過真空管27與真空泵5保持密閉連接，真空泵5用于將真空罐8抽成真空狀態(tài)；真空計6通過導(dǎo)線7、位于真空罐上的第四真空引線接頭28與真空罐系統(tǒng)保持連接，真空計6用于測量真空罐8內(nèi)的真空程度。
[0022]在真空泵5的作用下，真空罐內(nèi)達到KT4Pa的大氣壓。手動操作步進電機控制器4使得步進電機10通過絕緣連軸桿11、第一垂直絕緣支架12連帶導(dǎo)線、第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13、噴電刷15、第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14、非接觸電壓傳感器16旋轉(zhuǎn)，直到金屬球與金屬槽25接觸導(dǎo)通，這時噴電刷15旋轉(zhuǎn)至被測介質(zhì)材料18正上方，高壓靜電發(fā)生器3產(chǎn)生的高電壓通過導(dǎo)線、第三真空引線插頭26、導(dǎo)線、金屬槽25、金屬球23、彈簧22輸送到噴電刷15 ;噴電刷15在高電壓作用下發(fā)生電暈放電使得正下方的被測介質(zhì)材料18表面帶電；
[0023]手動操作步進電機控制器4使得步進電機10通過絕緣連軸桿11、第一垂直絕緣支架12連帶第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架13、噴電刷15、第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架14、非接觸電壓傳感器16旋轉(zhuǎn)90度，這時金屬球23脫離金屬槽25，非接觸靜電傳感器16旋轉(zhuǎn)至被測介質(zhì)材料18正上方；被測介質(zhì)材料18所帶表面電壓通過非接觸電壓傳感器16、導(dǎo)線、第二真空引線接頭21傳送至非接觸靜電電壓測試儀2上測得其表面電壓值。
[0024]所述測試系統(tǒng)用于研宄太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研宄二次放電能量及其對太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機理提供實驗數(shù)據(jù)，同時對航天器表面材料及敏感部件進行靜電起電、放電等效實驗，為選取合適的抗靜電材料提供技術(shù)支撐。
【權(quán)利要求】
1.一種介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，其特征在于:所述測試系統(tǒng)包括真空罐系統(tǒng)(I)和位于真空罐系統(tǒng)(I)外側(cè)的非接觸靜電電壓測試儀(2)、高壓靜電發(fā)生器(3)、步進電機控制器(4)、真空泵(5)和真空計(6)，所述步進電機控制器(4)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐(8)上的第一真空引線接頭(9)與真空罐系統(tǒng)(I)內(nèi)的步進電機(10)的控制端連接，所述步進電機(10)的動力輸出端通過絕緣連軸桿(11)與第一絕緣垂直支架(12)連接，所述第一絕緣垂直支架(12)上設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)，所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)的自由端設(shè)有噴電刷(15)，所述第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)的自由端設(shè)有非接觸靜電傳感器(16)，當所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)在步進電機(10)的帶動下旋轉(zhuǎn)時，噴電刷(15)和非接觸靜電傳感器(16)依次與絕緣載物臺(17)相對，所述絕緣載物臺(17)上設(shè)有被測介質(zhì)材料(18)，所述被測介質(zhì)材料(18)通過接地引線(19)與真空罐(8)的屏蔽罩(20)連接，所述非接觸靜電傳感器(16)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐上的第二真空引線接頭(21)與非接觸靜電電壓測試儀(2)連接，所述噴電刷(15)通過導(dǎo)線(7)與位于第一絕緣垂直支架(12)內(nèi)彈簧(22)的一端連接，彈簧(22)的另一端設(shè)有金屬球(23)，所述第一絕緣垂直支架(12)的正下方設(shè)有與其相對的第二絕緣垂直支架(24 )，第二絕緣垂直支架(24 )上設(shè)有與金屬球(23 )相適配的金屬槽(25 )，所述金屬槽(25)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐上的第三真空引線接頭(26)與高壓靜電發(fā)生器(3)連接，真空罐系統(tǒng)(I)通過真空管(27)與真空泵(5)保持密閉連接，真空計(6)通過導(dǎo)線(7)、位于真空罐上的第四真空引線接頭(28)與真空罐系統(tǒng)保持連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，其特征在于:所述第二絕緣垂直支架(24)通過第三絕緣垂直支架(29)與真空罐(8)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)，其特征在于:所述第一旋轉(zhuǎn)絕緣支架(13)和第二旋轉(zhuǎn)絕緣支架(14)之間的夾角為90°。
【文檔編號】G01R29/24GK204203368SQ201420696121
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】孫永衛(wèi), 蘇銀濤, 劉存禮, 曹鶴飛, 楊潔, 張希軍, 原青云, 劉浩, 蒙志成, 熊久良 申請人:中國人民解放軍軍械工程學院