太空飛行器電路板內部充電電場測量研究

《太空飛行器電路板內部充電電場測量研究》是依託北京大學，由陳鴻飛擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：太空飛行器電路板內部充電電場測量研究
• 項目負責人：陳鴻飛
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

本項目研究太空飛行器電路板的在軌充電電場和放電電流測量方法、標定試驗方法、以及方案可行性。空間高能電子可穿透太空飛行器蒙皮和設備外殼, 嵌入內部絕緣介質（電路板基材、電纜絕緣層等）發生充、放電現象，會干擾甚至破壞太空飛行器電子系統，是重要的空間天氣效應。電子在電路板介質中沉積形成內部電場。電場建立過程取決於介質的電導率，電場建立以後是否放電取決於介質的放電閾值。此兩個參數均具有很大的不確定性。介質內部電場的在軌監測非常重要，可以研究介質在空間輻射環境下的輻射感應電導率和放電閾值的變化，提高內部充放電研究水平。通過電場測量可以監測介質實際沖放電過程和放電電流，對放電危害進行預估和預警，並有助於修訂相關航天電器安全規範。本項目研究關鍵點為：電場感測器研製、信號取樣方法和高阻弱電流信號放大等，將通過建立物理模型、蒙特卡洛仿真、關鍵部件工藝設計和試驗樣機研製等途徑實現。

結題摘要

研究了高能電子輻射下太空飛行器電介質充電電流和充電電場的關係。採用GENT4模擬得出：電路板表層泄漏電流在不同的輻射環境、不同的電路板厚度等參數下均與充電電場存在很好的線性關係。提出採用電路板表面泄漏電流測量來監測充電電場和充放電效應的方案。該方案以最小代價（重量、功耗和成本）實現對充電電場和充放電效應的監測。開展泄漏電流的測量技術研究，研製出泄漏電流物理樣機。開展內部電場直接測量的MEMS技術，研究晶片級的微音叉電場測量技術。研究了標定試驗方案。 共發表研究論文12篇，其中SCI收錄論文5篇，核心期刊7篇。培養博士研究生2人，其中1人畢業；碩士研究生2人，均已畢業。