空间粒子探测器中一种微电流测量电路设计

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1、2010年12月宇航计测技术Dec．，2010第30卷第6期JournalofAstronautit·Metroh,gyandMeasurementV01．30，No．6文章编号：1000—7202(2010)06—0045—06中图分类号：TM933．1文献标识码：A空间粒子探测器中一种微电流测量电路设计雷升杰魏志勇陈国云张紫霞黄三玻方美华(南京航空航天大学，南京210016)摘要为了实现对空间粒子探测器中弱电流的测鼍，设计了以，．y变换、电压线性放大、二阶低通滤波和带阻滤波为主要结构的弱电流

2、测量电路。通过，-y变换原理分析，为使电流信号尽量无失真地转变为电压信号，提出了选用高输入阻抗、高准确度的运放来构成，-y变换电路。根据弱电流的特性，从电路结构、参数设计方面，讨论了电路中噪声抑制和隔离的措施，来提高测量电路的性能。以高准确度运算放大器为核心部件，完成整个实际电路。该电路测量范围为10。7A～10“2A，最小可分辨电流为10“3A，响应时间不超过5ms，还具有漂移低、稳定性好以及价格低廉的优点。关键词测试技术弱电流，-l，变换线性放大滤波电路DesignofWeakCurrent

3、MeasurementCircuitinSpaceParticleDetectorLEISheng-jieWEIZhi-·yongCHENGuo··yunZHANGZi··xiaHUANGSan··boFANGMei-·hua(N柚jingUniversityofAeronauticsandAstronautics，N蚰jing210016)AbstractInordertomeasuretheweakcurrentinspaceparticledetector，ameasurementmodu

4、leisdesignedfortheveryweakcurrentmeasurement，itincludes／-Veonverter，amplifierstagecircuitandfilter．InordertogainvoltagefromI-Vconverter，averyhighinputimpedanceandhishaccuracyopera-tionalamplifieriscombinedintheI-Vconvertercircuit．Accordingtothecharac

5、teristicsoflowcurrentcircuitstructureandparameters，fromdesign，discussescircuitnoiseandtheisolationofmeasurestoim-provethemeasurementcircuitperformance．Givesthedesignoftheweaksignaldetectionpre·amplifierU-singthehighaccuracyoperationalamplifierastheco

6、recircuit．ResultsshowthecurrentofmeasuringrangeisfromlOOnAto1pA．Theresolutionis10—13A，theresponsetimeislessthanorequal5ms，ithaslowexcursion，wellstabilityandlowpriceandSOon．KeywordsTesttechniqueWeakcurrentI-VconverterLinearamplificationFiltercircuit1引

7、言随着航天事业不断发展，空间辐射环境对航天器及其器件、对宇航员的损伤越来越受到重视。空间环境中由各种粒子形成了空间辐射环境，主要由空间带电粒子、空间中性粒子、空间1射线等多种辐射粒子组成。在空间辐射的诸多因素中，中子的辐射危害相当可观的，但中子不带电，不能产生电离收稿日期：2010—06一18，修回日期：20lO一08—30作者简介：雷升杰(1986一)，男．硕t研究生。主要研究方向：粒子探测、辐射刺量。·46·宇航计测技术2010年或激发，不能用普通探测器直接探测⋯。它是利用中子与掺入探测器中

8、的某些原子核作用所产生的次级粒子进行测量。如利用(n，a)反应或(n，P)反应产生带电的a粒子或质子来探测中子。用得较多的反应是10B(n，a)1Li。将BF，气体封入电离窒，中子反应产生的a粒子。从而通过电离室收集a粒子产生电流来测量中子剂量。但这一电流是很微弱的，一般在(10～一10‘13)A之间。目前，常用高输入阻抗静电计管来测量微电流，但是静电计管存在寿命短、体积大、稳定时间长以及供电复杂等缺点。随着高阻抗、高性能运放的出现，采用运放实现微电流放大已成为可能。本文从厶y变换原理出发，采用