本发明公开了一种法拉第探针，涉及航天器械技术领域，以解决现有技术在测量过程中随着探针在空间中的移动，位置误差也会随之改变，而无法在评估不同位置的束电流密度时对存在的位置误差进行修正的技术问题。本发明所述的法拉第探针，包括：收集器底座，收集器底座的外侧套设有陶瓷绝缘体，陶瓷绝缘体的外侧套设有保护环；以陶瓷绝缘体为基准，上限制收集器底座的轴向移动、下与保护环进行间隙配合；收集器底座的外侧套设有从动轴定位套管，收集器外零件从动轴依次穿过从动齿轮、从动轴定位套管和收集器底座，并限制收集器外零件从动轴的径向移动；从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮套设在主动轴的外侧。
1.一种法拉第探针，包括：收集器底座(104)，所述收集器底座(104)的外侧套设有陶瓷绝缘体(111)，所述陶瓷绝缘体(111)的外侧套设有保护环(106)；以所述陶瓷绝缘体(111)为基准，上限制所述收集器底座(104)的轴向移动、下与所述保护环(106)进行间隙配合；其特征在于，所述收集器底座(104)的外侧套设有从动轴定位套管(113)，收集器外零件从动轴(112)依次穿过从动齿轮(115)、所述从动轴定位套管(113)和所述收集器底座(104)，并限制所述收集器外零件从动轴(112)的径向移动；所述从动齿轮(115)与主动齿轮(114)啮合，所述主动齿轮(114)套设在主动轴(108)的外侧。
2.根据权利要求1所述的法拉第探针，其特征在于，所述收集器外零件从动轴(112)、所述从动轴定位套管(113)、以及所述从动齿轮(115)均对称设置有两个，所述主动齿轮(114)与两个所述从动齿轮(115)啮合。
3.根据权利要求2所述的法拉第探针，其特征在于，沿轴向方向依次设有调高垫片(103)、收集器外零件(102)和盖形螺母(101)，以使所述收集器外零件从动轴(112)稳定安装在所述收集器底座(104)上，并留有间隙保证所述收集器外零件从动轴(112)能够进行转动。
4.根据权利要求2或3所述的法拉第探针，其特征在于，所述收集器底座(104)上还设有收集器导线固定件(105)。
5.根据权利要求4所述的法拉第探针，其特征在于，所述收集器导线固定件(105)和所述收集器外零件从动轴(112)均为右螺纹。
6.根据权利要求4所述的法拉第探针，其特征在于，所述保护环(106)上还套有绝缘定位套环(110)，并设有紧锁螺母(109)。
7.根据权利要求6所述的法拉第探针，其特征在于，所述收集器导线固定件(105)、所述绝缘定位套环(110)、以及所述保护环(106)之间均为间隙配合。
8.根据权利要求1所述的法拉第探针，其特征在于，所述主动轴(108)上设有主动轴键(107)。
9.根据权利要求8所述的法拉第探针，其特征在于，所述主动轴键(107)采用单键结构。
10.一种法拉第探针，其特征在于，包括：收集器底座(104)，所述收集器底座(104)的外侧套设有陶瓷绝缘体(111)，所述陶瓷绝缘体(111)的外侧套设有保护环(106)；以所述陶瓷绝缘体(111)为基准，上限制所述收集器底座(104)的轴向移动、下与所述保护环(106)进行间隙配合；
所述收集器底座(104)的外侧套设有从动轴定位套管(113)，收集器外零件从动轴(112)依次穿过从动齿轮(115)、所述从动轴定位套管(113)和所述收集器底座(104)，并限制所述收集器外零件从动轴(112)的径向移动；所述从动齿轮(115)与主动齿轮(114)啮合，所述主动齿轮(114)套设在主动轴(108)的外侧；
沿轴向方向依次设有调高垫片(103)、收集器外零件(102)和盖形螺母(101)，以使所述收集器外零件从动轴(112)稳定安装在所述收集器底座(104)上，并留有间隙保证所述收集器外零件从动轴(112)能够进行转动；
所述收集器底座(104)上还设有收集器导线固定件(105)；所述收集器导线固定件(105)和所述收集器外零件从动轴(112)均为右螺纹；所述保护环(106)上还套有绝缘定位套(110)，并设有紧锁螺母(109)；所述收集器导线固定件(105)、所述绝缘定位套环环(110)、以及所述保护环(106)之间均为间隙配合；所述主动轴(108)上设有主动轴键(107)。
法拉第探针
技术领域
[0001] 本发明涉及航天器械技术领域，特别涉及一种法拉第探针。
背景技术
[0002] 目前，离子推力器、霍尔推力器等电推力器，因其比冲高、寿命长和系统质量较小等优点而广泛应用于航天器的姿态和轨道控制。准确获取电推力器真空羽流参数对评估电推力器和航天器性能是至关重要的。
[0003] 具体地，电推力器真空羽流是等离子体，主要包含离子、电子和中性气体分子等，得到羽流中离子密度分布是评估电推力寿命及其羽流效应的重要指标，使用法拉第探针是一种可以测量空间离子密度分布的简易手段及方法。
[0004] 其中，法拉第探针在空间羽流中不同位置的位置误差不同，位置误差的计算遵循下式：
[0005]
[0006] 式中：ε表示位置误差，AC为收集器端面面积，AF(x,β)是距发散角为β的圆锥锥顶x的空间曲面面积。
[0007] 在测量过程中随着探针在空间中的移动，位置误差也会随之改变，这在评估不同位置的束电流密度时需要对存在的位置误差进行修正。
[0008] 因此，如何提供一种法拉第探针，能够对应探针在实验中不同位置藉由，将收集器端面面积AC进行改变，并达到相同位置误差，从而更准确地诊断束电流密度，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于提供一种法拉第探针，以解决现有技术在测量过程中随着探针在空间中的移动，位置误差也会随之改变，而无法在评估不同位置的束电流密度时对存在的位置误差进行修正的技术问题。
[0010] 本发明提供一种法拉第探针，包括：收集器底座，所述收集器底座的外侧套设有陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体的外侧套设有保护环；以所述陶瓷绝缘体为基准，上限制所述收集器底座的轴向移动、下与所述保护环进行间隙配合；所述收集器底座的外侧套设有从动轴定位套管，收集器外零件从动轴依次穿过从动齿轮、所述从动轴定位套管和所述收集器底座，并限制所述收集器外零件从动轴的径向移动；所述从动齿轮与主动齿轮啮合，所述主动齿轮套设在主动轴的外侧。
[0011] 其中，本发明提供的法拉第探针中，所述收集器外零件从动轴、所述从动轴定位套管、以及所述从动齿轮均对称设置有两个，所述主动齿轮与两个所述从动齿轮啮合。
[0012] 具体地，本发明提供的法拉第探针中，沿轴向方向依次设有调高垫片、收集器外零件和盖形螺母，以使所述收集器外零件从动轴稳定安装在所述收集器底座上，并留有间隙保证所述收集器外零件从动轴能够进行转动。
[0013] 进一步地，本发明提供的法拉第探针中，所述收集器底座上还设有收集器导线固定件。
[0014] 更进一步地，本发明提供的法拉第探针中，所述收集器导线固定件和所述收集器外零件从动轴均为右螺纹。
[0015] 实际应用时，本发明提供的法拉第探针中，所述保护环上还套有绝缘定位套环，并设有紧锁螺母。
[0016] 其中，本发明提供的法拉第探针中，所述收集器导线固定件、所述绝缘定位套环、以及所述保护环之间均为间隙配合。
[0017] 具体地，本发明提供的法拉第探针中，所述主动轴上设有主动轴键。
[0018] 进一步地，本发明提供的法拉第探针中，所述主动轴键采用单键结构。
[0019] 相对于现有技术，本发明所述的法拉第探针具有以下优势：
[0020] 本发明提供的法拉第探针中，包括：收集器底座，收集器底座的外侧套设有陶瓷绝缘体，陶瓷绝缘体的外侧套设有保护环；以陶瓷绝缘体为基准，上限制收集器底座的轴向移动、下与保护环进行间隙配合；收集器底座的外侧套设有从动轴定位套管，收集器外零件从动轴依次穿过从动齿轮、从动轴定位套管和收集器底座，并限制收集器外零件从动轴的径向移动；从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮套设在主动轴的外侧。由此分析可知，使用本发明提供的法拉第探针时，随着探针往推力器处移动，伺服电机接收控制信号带动主动齿轮至从动齿轮，使收集器外零件旋转180°，由收集器外零件展开模式(大收集面)进入收集器外零件收入模式(小收集面)；若探针回到远推力器处，给伺服电机相同信号，收集器外零件同方向旋转180°，由收集器外零件收入模式(小收集面)回到收集器外零件展开模式(大收集面)。综上，本发明提供的法拉第探针，能够通过电机使收集器改变其有效截面积，也即探针收集器可随着距离推力器出口的距离变化而改变其有效截面积，从而达到相同的位置误差，得以精确地描述各个位置的束电流密度，并获得较好的位置描述性能。
[0021] 本发明还提供一种法拉第探针，包括：收集器底座，所述收集器底座的外侧套设有陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体的外侧套设有保护环；以所述陶瓷绝缘体为基准，上限制所述收集器底座的轴向移动、下与所述保护环进行间隙配合；所述收集器底座的外侧套设有从动轴定位套管，收集器外零件从动轴依次穿过从动齿轮、所述从动轴定位套管和所述收集器底座，并限制所述收集器外零件从动轴的径向移动；所述从动齿轮与主动齿轮啮合，所述主动齿轮套设在主动轴的外侧；沿轴向方向依次设有调高垫片、收集器外零件和盖形螺母，以使所述收集器外零件从动轴稳定安装在所述收集器底座上，并留有间隙保证所述收集器外零件从动轴能够进行转动；所述收集器底座上还设有收集器导线固定件；所述收集器导线固定件和所述收集器外零件从动轴均为右螺纹；所述保护环上还套有绝缘定位套环，并设有紧锁螺母；所述收集器导线固定件、所述绝缘定位套环、以及所述保护环之间均为间隙配合；所述主动轴上设有主动轴键。
[0022] 所述法拉第探针与上述法拉第探针相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0023] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0024] 图1为本发明实施例提供的法拉第探针处于大收集面状态的结构示意图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的法拉第探针处于小收集面状态的结构示意图；
[0026] 图3为图1中剖面A的结构示意图；
[0027] 图4为图1中剖面B的结构示意图。
[0028] 图中：101－盖形螺母；102－收集器外零件；103－调高垫片；104－收集器底座；105－收集器导线固定件；106－保护环；107－主动轴键；108－主动轴；109－紧锁螺母；
110－绝缘定位套环；111－陶瓷绝缘体；112－收集器外零件从动轴；113－从动轴定位套管；114－主动齿轮；115－从动齿轮。
具体实施方式
[0029] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0030] 图1为本发明实施例提供的法拉第探针处于大收集面状态的结构示意图；图2为本发明实施例提供的法拉第探针处于小收集面状态的结构示意图；图3为图1中剖面A的结构示意图；图4为图1中剖面B的结构示意图。
[0031] 如图1－图4所示，本发明实施例提供一种法拉第探针，包括：收集器底座104，收集器底座104的外侧套设有陶瓷绝缘体111，陶瓷绝缘体111的外侧套设有保护环106；以陶瓷绝缘体111为基准，上限制收集器底座104的轴向移动、下与保护环106进行间隙配合；收集器底座104的外侧套设有从动轴定位套管113，收集器外零件从动轴112依次穿过从动齿轮115、从动轴定位套管113和收集器底座104，并限制收集器外零件从动轴112的径向移动；从动齿轮115与主动齿轮114啮合，主动齿轮114套设在主动轴108的外侧。
[0032] 相对于现有技术，本发明实施例所述的法拉第探针具有以下优势：
[0033] 本发明实施例提供的法拉第探针中，如图1－图4所示，包括：收集器底座104，收集器底座104的外侧套设有陶瓷绝缘体111，陶瓷绝缘体111的外侧套设有保护环106；以陶瓷绝缘体111为基准，上限制收集器底座104的轴向移动、下与保护环106进行间隙配合；收集器底座104的外侧套设有从动轴定位套管113，收集器外零件从动轴112依次穿过从动齿轮115、从动轴定位套管113和收集器底座104，并限制收集器外零件从动轴112的径向移动；从动齿轮115与主动齿轮114啮合，主动齿轮114套设在主动轴108的外侧。由此分析可知，使用本发明实施例提供的法拉第探针时，随着探针往推力器处移动，伺服电机接收控制信号带动主动齿轮至从动齿轮，使收集器外零件旋转180°，由收集器外零件展开模式(大收集面，如图1所示)进入收集器外零件收入模式(小收集面，如图2所示)；若探针回到远推力器处，给伺服电机相同信号，收集器外零件同方向旋转180°，由收集器外零件收入模式(小收集面，如图2所示)回到收集器外零件展开模式(大收集面，如图1所示)。综上，本发明实施例提供的法拉第探针，能够通过电机使收集器改变其有效截面积，也即探针收集器可随着距离推力器出口的距离变化而改变其有效截面积，从而达到相同的位置误差，得以精确地描述各个位置的束电流密度，并获得较好的位置描述性能。
[0034] 其中，本发明实施例提供的法拉第探针中，如图3和图4所示，收集器外零件从动轴112、从动轴定位套管113、以及从动齿轮115均对称设置有两个，主动齿轮114与两个从动齿轮115啮合。
[0035] 具体地，本发明实施例提供的法拉第探针中，如图3和图4所示，沿轴向方向依次设有调高垫片103、收集器外零件102和盖形螺母101，以使收集器外零件从动轴112稳定安装在收集器底座104上，并留有间隙保证收集器外零件从动轴112能够进行转动。
[0036] 进一步地，本发明实施例提供的法拉第探针中，如图3和图4所示，收集器底座104上还设有收集器导线固定件105；并且，该收集器导线固定件105和收集器外零件从动轴112均为右螺纹。
[0037] 实际应用时，本发明实施例提供的法拉第探针中，如图3和图4所示，保护环106上还套有绝缘定位套环110，并设有紧锁螺母109。上述收集器导线固定件105和收集器外零件从动轴112均为右螺纹，能够有效避免紧锁螺母109锁紧时，收集器导线固定件105与收集器底座104发生松动现象。
[0038] 其中，本发明实施例提供的法拉第探针中，收集器导线固定件105、绝缘定位套环110、以及保护环106之间均为间隙配合，从而有效防止材料在受热膨胀后发生过大的应力及变形。
[0039] 具体地，本发明实施例提供的法拉第探针中，如图3和图4所示，主动轴108上设有主动轴键107。由于电机的功率及主动轴108的扭矩皆不大，因此该主动轴键107可以采用单键结构。
[0040] 如图1－图4所示，本发明实施例还提供的一种法拉第探针，包括：收集器底座104，收集器底座104的外侧套设有陶瓷绝缘体111，陶瓷绝缘体111的外侧套设有保护环106；以陶瓷绝缘体111为基准，上限制收集器底座104的轴向移动、下与保护环106进行间隙配合；收集器底座104的外侧套设有从动轴定位套管113，收集器外零件从动轴112依次穿过从动齿轮115、从动轴定位套管113和收集器底座104，并限制收集器外零件从动轴112的径向移动；从动齿轮115与主动齿轮114啮合，主动齿轮114套设在主动轴108的外侧；沿轴向方向依次设有调高垫片103、收集器外零件102和盖形螺母101，以使收集器外零件从动轴112稳定安装在收集器底座104上，并留有间隙保证收集器外零件从动轴112能够进行转动；收集器底座104上还设有收集器导线固定件105；收集器导线固定件105和收集器外零件从动轴112均为右螺纹；保护环106上还套有绝缘定位套环110，并设有紧锁螺母109；收集器导线固定件105、绝缘定位套环110、以及保护环106之间均为间隙配合；主动轴108上设有主动轴键
107。
[0041] 使用本发明实施例提供的法拉第探针时，随着探针往推力器处移动，伺服电机接收控制信号带动主动齿轮114至从动齿轮115，使收集器外零件102旋转180°，由收集器外零件102展开模式(大收集面)进入收集器外零件102收入模式(小收集面)；若探针回到远推力器处，给伺服电机相同信号，收集器外零件102同方向旋转180°，由收集器外零件102收入模式(小收集面)回到收集器外零件102展开模式(大收集面)。综上，本发明实施例提供的法拉第探针，能够通过电机使收集器改变其有效截面积，也即探针收集器可随着距离推力器出口的距离变化而改变其有效截面积，从而达到相同的位置误差，得以精确地描述各个位置的束电流密度，并获得较好的位置描述性能。
[0042] 其中，如图3和图4所示，本发明实施例提供的法拉第探针中，收集器导线固定件105和收集器外零件从动轴112均为右螺纹，能够有效避免紧锁螺母109锁紧时，收集器导线固定件105与收集器底座104发生松动现象。
[0043] 其中，如图3和图4所示，本发明实施例提供的法拉第探针中，收集器导线固定件105、绝缘定位套环110、以及保护环106之间均为间隙配合，能够有效防止材料在受热膨胀后发生过大的应力及变形。
[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
