基于LabVIEW的霍尔推力器羽流诊断系统

摘要

霍尔推力器具有比冲高、便于精确控制等优点,目前在空间推进领域得到了广泛的应用。研究霍尔推力器羽流区中等离子体的特性对于霍尔推力器在航天器上的应用具有很重要的实用价值。
　　本文以LabVIEW为平台,研发了一套具有运动控制、数据采集和分析、报表生成等功能的等离子体诊断系统,从而获得霍尔推力器羽流区等离子体的各种参数。本文完成的主要工作如下:
　　(1)运动控制模块采用上位机下位机的控制方式,以LabVIEW编写上位机应用程序,以PLC作为下位机驱动程序,通过OPC server进行通信,解决了探针在霍尔推力器羽流区的快速准确定位问题;
　　(2)设计朗缪尔单、双、三探针测量羽流区等离子体电子温度、电子密度,对比显示双、三探针的测试效果更好,而朗缪尔单探针还能测量空间电位、离子电流、悬浮电位等参数;
　　(3)设计采用法拉第筒测量霍尔推力器束发散角,采集180°范围内均匀分布的19个点,形成角度-电流密度曲线,设计算法对曲线进行球面积分,获得90％离子分布角度;
　　(4)设计采用RPA测量霍尔推力器羽流能级分布,在RPA上加载0~600V电压,观察收集极电流变化,电流变化越快表明位于对应电压范围能级的离子数越多。
　　现场试验表明,等离子体诊断系统具有测试速度快、准确度高、人机交互友好等优点,测得的霍尔推力器羽流等离子体的电子温度、电子密度、束发散角、离子能量分布等参数值,对于霍尔推力器在卫星系统上准确控制具有重要的参考价值。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景目的及意义

1.2 电推进及霍尔推力器基本原理

1.3霍尔推力器的羽流诊断研究发展现状

1.4 本文主要内容

第二章 霍尔推力器诊断传感器原理

2.1 朗缪尔探针诊断基本原理

2.2 法拉第筒诊断基本原理

2.3阻滞势分析器诊断基本原理

2.4 本章小结

第三章 霍尔推力器羽流诊断系统硬件设计

3.1 系统总体设计

3.2 运动轨迹规划

3.3运动控制系统硬件

3.4等离子体传感器系统

3.5数据采集仪表系统

3.6 本章小结

第四章 霍尔推力器羽流诊断系统软件设计

4.1 系统软件总体架构

4.2 人机交互界面

4.3运动控制

4.4数据采集和分析模块

4.5结果报表生成模块

4.6 本章小结

第五章 霍尔推力器诊断系统实验结果与分析

5.1 朗缪尔探针诊断

5.2 法拉第诊断

5.3 阻滞势分析器诊断

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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