Устройство калибровки датчика интегрального потока ионов космической плазмы Советский патент 1985 года по МПК G01T1/15 H01J47/00 

Изобретение относится к области космического приборостроения и предназначено для калибровки датчика интегрального потока ионов космической пЛазмы при его длительном функционировании на борту космического аппарата. Известные устройства калибровки датчика интегрального потока ионов космической плазмы (ДИПИКП) раздельно проверяют в лабораторных условиях вклад в ошибку измерений двух физических явлений - вклад фотоэлектронов в ток коллектора цилиндра Фарадея (ЦФ) и временной уход характеристики усилителя постоянного тока (УПТ), для чего используют источники ультрафиолетового излучения для опре деления фотопотока .коллектора ЦФ и эталонные источники поостоянного тока для проверки УПТ. Однако эти -устройства не позволяют проверить всю схему в целом, вклю чая ЦФ и УПТ. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство калибровки датчика интегрального потока ионов космической плазмы, содержащее последовательно соединенные командное устройство, источник высокого напряжения, цилиндр Фарадея, включающий супрессорную сетку и коллектор, усилитель постоянного тока и телеметрическую систему, причем второй выход источника высокого напряжения соединен с телеметрической системой Путем подачи на управляемую сетку положительного напряжения от ИВН запирают падающий на датчик поток ионов, при этом остаточный фототок датчика оценивается по регистрируемому в этом случае току УПТ. Однако известное устройство также не позволяет калибровать всю схему в целом, включая ЦФ и УПТ, так как не учитывает временной уход характеристики УПТ, что -снижает надежность и точность измерений интегрального потока ионов космической плазмы. Целью изобретения является повыше ние надежности и точности регистрации интегрального потока ионов космической плазмы. Цель достигается за счет того, что в устройство калибровки датчика интегрального потока ионов космической плазмы, содержащее цилиндр Фарадея, включающий супрессорную сетку и коллектор, усилитель постоянного тока, телеметрическую систему, источник высокого напряжения, командное устройство введен генератор треугольного напряжения переменной амплитуды, вход которого соединен с командным устройством, а один из выходов соединен с телеметрической системой, другой параллельно подключен к супрессорной сетке цилиндра Фарадея, при этом расстояние между супрессорной сеткой и коллектором цилиндра Фарадея прямо пропорционально диаметру цилиндра Фарадея и напряжению пробоя между ними. Уменьшение этого расстояния, с одной стороны, позволяет при сохранении всех остальных параметров уменьшить амплитуду треугольного напряжения на супрессорной сетке, что упрощает конструкцию и электрическую схему, но, с другой стороны, ведет к уменьшению величины напряжения пробоя между супрессорной сеткой и коллектором цилиндра Фарадея. Оптимальной величиной оказалось отношение диаметра коллектора к расстоянию от него до супрессорной сетки равное 30, которая и была реализована в предлагаемом устройстве. . На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - датчик интегрального потока ионов космической плазмы; на фиг.З - экспериментальные данные, поясняющие работу предлагаемого устройства. Устройство состоит из командного устройства (КУ)1, представляющего собой релейно-усилительную схему обычного типа, позволяющую по приходящим сигналам переключать питание источников управляющих напряжений; источника 2 высокого напряжения (ИВН), представляющего собой высоковольтньй быстродействующий преобразователь обычного типа, предназначенньй для преобразования низковольтного питающего напряжения в постоянное высоковольтное; датчиков 3 интегрального потока ионов в космической плазме, включающих цилиндр 4 Фарадея, представляющий собой детектор потока заряженных частиц обычного типа, предназначенньй для измерений малых токов (-« ), и усилитель постоянного тока (УНТ)5, представляющий собой усилитель тока обычног ; типа, предназначенный для преобразо-/ вания токов -v 10 А в напряжение О - 6В; телеметрической системы (ТМ)6 стандартного типа с аналоговым входом (от О до 6 В) и генератора 7 треугольного напряжения (ГТН), представляющего собой генератор напряжений обычного типа, предназначенный дпя выработки на высокоомную ( 10 МОм) нагрузку треугольного напряжения.с фиксированной частотой ( 1 Гц) и переменной амплитудой (от О до 10 В). Датчик интегрального потока ионов космической плазмы содержит цилиндр Фарадея с внешней сеткой 8, управляющей сеткой 9, разделительной сеткой 10, супрессорной сеткой 11, коллектором 12, и усилитель 13 постоянного тока. Предлагаемое устройство работает следующим образом. По коман де от командного устройства 1 источник 2 высокого напряжения подает параллельно положительное напряжение (+ 2 кВ) на управляющие сетки 9 цилиндров . В это же время по команде от командного устройства 1 генератор 7 треугольного напряжения подает параллельно дополнительно к запирающему фотоэлектроны коллектор 12 напряжению (- 100 В) треугольное напряжение переменной амплитуды на супрессорные сетки 11 цилиндров 4 Фарадея. За счет малой величины емкости между супрессорной сеткой 11 и коллектором 12 (5 пф) и малой по сра нению с емкостным сопротивлением этого промежутка (супрессорная сетк и коллектор) величиной входного соп ротивления усилителя постоянного т 10 а в этой цепи происходит дифференирование треугольного напряжения, и а входе УПТ 5 ток имеет прямоугольую форму соответствующей амплитуды. Подбирая частоту (л/ 1 Гц) и амплитуду ( В) треугольного напряжения, добиваются величины и дпительности прямоугольного импульса, лежащих в пределах чувствительности и полосы пропускания УПТ. По команде командного устройства 1 источник треугольного напряжения изменяет амплитуду треугольного напряжения, в результате на вход УПТ 5 подаются прямоугольные импульсы различной амплитуды; тем самым проверяют характеристику УТГГ в различных точках, а при подаче напряжения нулевой амплитуды определяют остаточный фототок. Значения напряжений на управляющей 9 и супрессорной 11 сетках и выходное напряжение УПТ поступают в телеметрическую систему 6 космического аппарата. Предложение позволяет повысить надежность и точность измерения инIтегрального погока ионов космической плазмы за счет калибровки датчика в целом, которая включает помимо учета фототока также и калибровку УПТ на л-50%, так как временной дрейф УПТ обычно составляет до 0,5% за 1 ч, а также повысить точность определения по нескольким датчикам углов падения потока до tl, что позволит получить более исчерпывающую информацию о физических процессах в космической плазме.

1х

/W

//

УСТРОЙСТВО КАЖБРОВКИ ДАТЧИКА ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОТОКА ИОНОВ КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ, содержащее последовательно соединенные командное устройство,, источник высокого напряжения, цилиндр Фарадея, включающий супрессорную сетку и коллектор, усилитель постоянного тока и телеметрическую систему, причем второй выход источника высокого напряжения соединен с телеметрической системой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности регистрации интегрального потока ионов космической плазмы, в него введен генератор треугольного напряжения переменной амплитуды, вход которого соединен с командным устройством, один из выходов - с телеметрической системой, а другой параллельно подключен к супрессорной сетке цилиндра Фарадея, при этом величина расстояния между супрессорной сеткой и коллектором цилиндра Фарадея прямо пропор00 IND циональна диаметру цилиндра Фарадея и напряжению пробоя между ними. 00 ;о

Напрятение на уггра6/1люи4еи сетке

Фиг.г