基于LabVIEW的快速往复朗缪尔探针诊断系统

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1、第40卷第1期2014年2月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．40．No．1Feb．2014基于LabVIEW的快速往复朗缪尔探针诊断系统李雪松，康小明，张亚欧，董磊(上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：使用朗缪尔探针诊断法获得电推力器喷口位置等离子体的状态参数时，探针在喷口位置停留时间过长造成探针被等离子体流烧坏。以LabVIEW为开发平台研制了一种精确定位的快速往复运动诊断系统。该系统能实现探针迅速推进到喷口位置，停留极短时间保证探针能正常完成电流电压数据采集，最后快

2、速的退出到起始位置，避免探针烧坏。与传统的朗缪尔探针诊断系统测量霍尔推力器羽流区等离子体状态相比，该系统自动化程度高，探针采集喷口位置的数据更能反映等离子体的真实状态。关键词：LabVIEW；直线电机；精确定位；朗缪尔探针中图分类号：V439—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2014101—0081—06FastreciprocatingLangmuirprobediagnosticsystembasedonLabVIEWLIXue—song，KANGXiao—ming，ZHANGYa—OU，DONGLei(StateKeyLabor

3、atoryofMechanicalSystemandVibration，SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240，China)Abstract：InordertoobtaintheparametersofplasmaatthrusternozzlecenterpositionthroughtheLangmuirprobediagnosticmethod，andavoidtheprobestayingatthespoutforlongtimeandbe

4、ingbumedbyplasma，aprecisepositioningandrapidreciprocatingmotiondiagnosticsystemwasdevelopedbyaidofLabVIEW．ThesystemcanmaketheprobearriveattheoutletofHallthrusterrapidly，fulfillcurrentandvoltagedataacquisitioninveryshorttime，andthenreturntoitsstartinglocationrapidlyandavoidburni

5、ngtheprobe．ComparedtothedatacollectedbyconventionalLangrnuirprobe，thedatagotbythissystemcanreflectthetruestateoftheplasmamuchbener．Keywords：LabVIEW；linearmotor；precisepositioning；Langmuirprobe收稿日期：2013—08—07；修回日期：2013—10—15作者简介：李雪松(1988一)，硕士生，研究领域为推进理论和电推进技术82火箭推进2014年2月0引言鼬1ey

6、2420完成数据采集任务。随着人类太空活动的日益频繁，各种类型的卫星、探测器、空间站等航天器不断投入使用，人们对航天活动的热情一浪高过一浪。电推力器由于具有比冲高、质量轻和控制精度高等优点，被广泛应用于航天器的姿态控制、位置保持、深空探测和星际航行等任务，其研制和应用越来越受到世界航天大国的重视【lI，但同时电推力器也存在不少问题，比如推进剂供应系统复杂，特别是它们的羽流污染比普通的化学推力器更加严重，所以为了有效抑制等离子羽流的各种污染，改善其工作性能，有必要对电推力器羽流区的低温等离子体进行诊断12-31。在常见等离子体诊断方法中，朗缪尔(Lan

7、gmuir)探针法由于其质量、小功耗低、获得信息丰富、结构简单且操作方便等优点已得到越来越多的应用f¨】。但传统的朗缪尔探针诊断方法测量周期长、抗干扰能力差、测量误差大，而且数据处理自动化程度低，影响了电推力器羽流区的各个物理参数的测量。针对上述问题，开发了基于LabVIEW平台测量霍尔推力器喷口处等离子体参数的朗缪尔探针诊断系统。1系统软硬件体系1．1硬件体系所设计的快速往复朗缪尔探针诊断系统采用以工业控制计算机与可编程驱动器上下位机的双核体系结构，动力源为直线电机。相比于传统旋转电机，直线电机进给驱动的主要优点有结构简单、高加速度且适合高速直线运

8、动。本系统选用ACCELSLl80—135—500一A，速度4-6m／s，加速度10g，定位精度20Ixm。