低纹波空间可调高压电源设计 被引量：3

1

作者 陈佳黎 邹鸿 叶雨光 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期195-202,共8页

为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使... 为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使用51系列单片机控制电源输出电压,监测电源的工作状态。除在原理设计方面降低输出电压纹波外,还提出其他降低输出电压纹波的措施。测试结果表明,所设计的高压电源具有输出电压稳定可调、纹波低的特点,可以满足空间探测载荷对高压电源的基本性能要求。 展开更多

关键词 高压电源 倍压整流 低纹波 可变输出 单片机

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用蒙特卡罗方法研究质子在航天器内部充电中的作用 被引量：6

2

作者 田天 焦维新 +3 位作者 陈旭 李珑 万应虎 魏雅利 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期93-99,共7页

介绍了航天器内部充电的基本物理机制,重点研究了质子在内部充电中的作用.用蒙特卡罗方法模拟质子在介质中的输运过程,计算了简化的平板介质在一定通量的粒子环境中的内部充电情况.结果表明,介质内部最大电场与入射质子能量有关,当质子... 介绍了航天器内部充电的基本物理机制,重点研究了质子在内部充电中的作用.用蒙特卡罗方法模拟质子在介质中的输运过程,计算了简化的平板介质在一定通量的粒子环境中的内部充电情况.结果表明,介质内部最大电场与入射质子能量有关,当质子能量达到14MeV时候,内部电场最强;当质子与电子的入射数目相同,并且材料参数一样时,质子产生的最大电场大于电子产生的最大电场.选取2004年7月26日TC-2卫星姿控分系统故障前的质子和电子通量数据,分别计算了二者可能引起的内部最大电场.计算结果表明,质子产生的最大电场比电子产生的最大电场小2～4个数量级,并且远小于击穿电场;在某些极端情况下,例如质子产生的电场和电子产生的电场方向一致的时候,电场的叠加会使局地电场得到加强. 展开更多

关键词 内部充电 蒙特卡罗方法 质子 积分通量 最大电场

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第24太阳活动周中纬度电离层低电离水平的观测研究 被引量：5

3

作者 于世美 郝永强 +1 位作者 张东和 肖佐 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3512-3522,共11页

延续2008--2009年的太阳极低活动期，第24太阳活动周开始后太阳活动性上升缓慢，即使在趋近峰年时太阳极紫外（EuV）辐射通量的水平仍显著低于前几个活动周．比较第23、24周的太阳辐射水平，及日本国分寺和子午工程武汉站的电离层测高... 延续2008--2009年的太阳极低活动期，第24太阳活动周开始后太阳活动性上升缓慢，即使在趋近峰年时太阳极紫外（EuV）辐射通量的水平仍显著低于前几个活动周．比较第23、24周的太阳辐射水平，及日本国分寺和子午工程武汉站的电离层测高仪观测，发现第24周的太阳EUV辐射、电离层F区临界频率（foF2）和峰值高度（hmF2）都显著低于第23周的同期水平；在较低高度上，偏低的EuV辐射带来的电子密度变化不明显，而峰值电子密度（NmF2）和0．1～50nm太阳EuV辐射通量在多数时候都同步的偏低25％～50％；但是在夏季NmF2与EUV辐射的关联性较差，即NmF2的偏低在夏季较少．分析认为这与热层中性风的季节特点有关2在夏季午后，吹向极区的子午向风总是较弱，在第24周偏低的EuV辐射背景下，减弱的离子曳力使其他季节的极区向风得到增强，进一步促进了NmF2和hmF2的降低，使这一机制的效果非常显著．基于上述结论，在对第24周电离层进行预测预报时，需更多地考虑非直接电离机制的影响．总体而言，第24周的热层和电离层变化特征可能将有别于之前几个活动周的观测，并偏离人们在此基础上所形成的认识． 展开更多

关键词 太阳活动周 电离层 子午工程

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利用GS流场重构方法研究磁尾等离子体片涡流 被引量：6

4

作者 田安民 宗秋刚 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1675-1684,共10页

2000年9月30日Geotail卫星分别于1 7:54:36～18:09:00UT和18:59:00～19:30:00UT在磁尾晨侧等离子体片内(n≈0.4 cm^(-3) ,T≈6 keV)观测到等离子体涡流事件.本文采用Grad-Shafranov(GS)流场重构技术再现了这些涡流的二维速度场、离子数... 2000年9月30日Geotail卫星分别于1 7:54:36～18:09:00UT和18:59:00～19:30:00UT在磁尾晨侧等离子体片内(n≈0.4 cm^(-3) ,T≈6 keV)观测到等离子体涡流事件.本文采用Grad-Shafranov(GS)流场重构技术再现了这些涡流的二维速度场、离子数密度和离子温度的分布图像.结果显示:从地心太阳磁层坐标系(GSM)赤道面上面看,涡流的尺度约为5000 km×1400 km,朝地球的运动速度约为15～25 km/s.所有5个涡流的旋转方向都为顺时针方向,旋转周期约为6～11 min.相邻涡流的相互作用导致它们之间的磁场强度增强.考察观测数据发现,涡流内不仅包含等离子体片热等离子体成分,也包含较大通量的类似源自磁鞘的冷等离子体成分(T<1 keV).这与观测到涡流等离子体的平均温度(T≈4 keV)较磁尾等离子体片等离子体的典型温度(T≈6 keV)明显偏低的事实是一致的.不仅如此,离子数密度和温度在结构内的分布也不均匀,数密度在涡流内部偏离中心的位置比较低而在每个涡流的边缘位置比较高,温度的分布大体上与密度相反.分析认为观测到的磁尾等离子体涡流事件可能由发生在低纬边界层的Kelvin-Helmholtz不稳定性引起,涡流结构内的冷等离子体可能来自磁层顶外部的磁鞘. 展开更多

关键词 GS流场重构方法 等离子体片涡流 K—H不稳定性 低纬边界层(LLBL)

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2003年Hallowe'en磁暴后新质子带形成和损失机制的研究 被引量：1

5

作者 谢伦 涂蔚超 +1 位作者 XinlinLi 濮祖荫 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1138-1145,共8页

本文利用低高度极轨卫星NOAA/POES的观测数据,对2003年Htallowe'en磁暴期间新质子带的形成和损失机制做了细致的研究和分析.结果表明新质子带的形成是诸多因素共同作用的结果,包括强太阳质子事件(Solar Proton Events,SPEs)、大的... 本文利用低高度极轨卫星NOAA/POES的观测数据,对2003年Htallowe'en磁暴期间新质子带的形成和损失机制做了细致的研究和分析.结果表明新质子带的形成是诸多因素共同作用的结果,包括强太阳质子事件(Solar Proton Events,SPEs)、大的地磁暴和行星际激波.所有这些因素构成了新质子带形成的前提条件,尤其是行星际激波是形成新质子带不可缺少的因素.此外本文提出了磁暴主相对高能质子注入磁层稳定捕获区起到重要贡献.本文还运用绝热捕获判据分析了新质子带的损失机制,证明了由于磁暴期间环电流积累造成磁场大的扰动,破坏绝热不变量的守恒,导致新质子带粒子的损失. 展开更多

关键词 磁暴 太阳质子事件 行星际激波 新质子带

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空间辐射能量吸收率测量

6

作者 王娜 陈鸿飞 +2 位作者 吴中祥 向宏文 何正文 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1102-1105,共4页

辐射能量吸收率(REA)是一个与线性能量传输(LET)类似的物理量,可用于研究航天器在空间辐射环境中的安全问题。测量REA的设备要比测量LET的设备简单得多,所以REA适合于空间应用。文章介绍了基于硅半导体探测器的REA测量原理,并给出探测... 辐射能量吸收率(REA)是一个与线性能量传输(LET)类似的物理量,可用于研究航天器在空间辐射环境中的安全问题。测量REA的设备要比测量LET的设备简单得多,所以REA适合于空间应用。文章介绍了基于硅半导体探测器的REA测量原理,并给出探测系统的设计方案。 展开更多

关键词 辐射能量吸收率 线性能量传输 LET 单粒子翻转

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基于等离子体GCPM模型对电离层薄壳模型高度的仿真研究 被引量：3

7

作者 郭佳鹏 张东和 +1 位作者 郝永强 肖佐 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3577-3585,共9页

在基于GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)的过程中,电离层薄壳高度的选择对解算电离层垂直TEC的精度有很大的影响.但由于不可能获得一个真实的从电离层D层到GPS卫星高度的电子密度剖面,关于电离层薄壳高度的选择一直是基于GPS数据解算... 在基于GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)的过程中,电离层薄壳高度的选择对解算电离层垂直TEC的精度有很大的影响.但由于不可能获得一个真实的从电离层D层到GPS卫星高度的电子密度剖面,关于电离层薄壳高度的选择一直是基于GPS数据解算电离层TEC方法中关注的一个问题.本文利用等离子体GCPM模型,对太阳活动高年(2002)和太阳活动低年(2008)情况下电离层有效薄壳高度的选择进行了仿真计算.结果表明,最佳的薄壳高度在2002年为560km,而在2008年为695km.通过对全球八个具有代表性地点的仿真计算,揭示了有效薄壳高度更复杂的变化特点.在白天,最佳薄壳的高度变化不大(500km至750km);但在夜晚,最佳薄壳高度变化范围很大,甚至可以超过2000km.此外,本文还对不同卫星仰角的情况下斜向TEC转换为垂直TEC的误差进行了分析,结果表明:随着卫星仰角的增加,薄壳模型带来的转换误差基本上是单调减少的.因而,在实际应用中,尽可能地采用大仰角的卫星数据有助于提高解算的电离层垂直TEC的精度.最后,对全球不同地点的电离层TEC的仿真研究表明,在电子密度水平梯度较大的地区,应用电离层薄壳模型时会导致电子密度较高处的TEC被高估,而电子密度较低处的TEC被低估,在分析基于GPS数据提取的电离层TEC空间变化时要认识到这一点. 展开更多

关键词 GCPM 薄壳高度 TEC 单层模型 转换误差

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等离子体片中能量离子的空间分布——Cluster/RAPID观测数据分析 被引量：1

8

作者 杨剑 傅绥燕 +4 位作者 刘文龙 阮鹏 濮祖荫 P.Daly 王永福 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1226-1232,共7页

本文根据Cluster卫星上的粒子成像质谱仪(RAPID)探测器在穿越地球等离子体片过程中的观测数据,统计研究了等离子体片中能量离子能量密度的空间分布(氢离子能量范围从40keV到1500keV,氦离子和氧离子从10keV到1500keV),并且给出了离子能... 本文根据Cluster卫星上的粒子成像质谱仪(RAPID)探测器在穿越地球等离子体片过程中的观测数据,统计研究了等离子体片中能量离子能量密度的空间分布(氢离子能量范围从40keV到1500keV,氦离子和氧离子从10keV到1500keV),并且给出了离子能量密度在不同地磁活动时期随GSE-Z向分布的剖面.研究表明能量离子的能量密度以及能量密度的梯度与地磁活动指数Kp之间存在近似线性的关系.观测结果表明形成这种分布变化的主要原因是在地磁活动期间在电流片附近离子能量密度的增加,特别是其中的重离子成分增加更为显著.本文通过一个简化的电流片模型的数值计算,定性地研究了形成能量离子空间分布的机理.计算表明重离子在电流片中可以获得更多的能量,电流片加速可能是形成能量密度分布变化的一种可能的机制. 展开更多

关键词 能量离子 等离子体片 KP指数 电流片

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火星电离层探测 被引量：4

9

作者 邹鸿 陈鸿飞 +3 位作者 施伟红 邹积清 仲维英 于向前 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期323-329,共7页

火星已经成为深空探测的重要目标之一,登陆火星并在火星生存是人类探测火星的终极目标,因此电离层是必须了解的火星电磁环境.火星电离层探测包括直接探测和间接探测.直接探测精度高,有较高的空间分辨率,但是观测时间短,无法提供长期稳... 火星已经成为深空探测的重要目标之一,登陆火星并在火星生存是人类探测火星的终极目标,因此电离层是必须了解的火星电磁环境.火星电离层探测包括直接探测和间接探测.直接探测精度高,有较高的空间分辨率,但是观测时间短,无法提供长期稳定的探测结果.对火星电离层的间接探测结果主要来自无线电掩星探测和顶部雷达探测.无线电掩星探测可实现对火星电离层整个电子密度剖面的长期稳定探测,但其空间水平分辨率较低,且可探测的电离层太阳天顶角范围受到地球与火星轨道的限制.顶部雷达探测对火星电离层的探测具有很高的时间分辨率和空间分辨率,且同样可进行长期稳定探测,为火星电离层研究提供了最新的支持.通过对火星电离层探测的基本方法及典型观测结果的分析,提出通过几种探测方法适当结合的方式,同时对火星电离层进行观测,能够大大推进对火星电离层的研究. 展开更多

关键词 火星 深空探测 电离层探测 无线电掩星观测 顶部电离层探测雷达

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Si-PIN硅条带探测器的电子学测试 被引量：4

10

作者 邹鸿 陈鸿飞 +4 位作者 邹积清 宁宝俊 施伟红 田大宇 张录 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期170-173,共4页

采用电子学等效方法对所研制的Si-PIN条带探测器的基本性能进行测试。Si-PIN条带探测器是在一个硅基片上刻蚀多个条带探测器,常用于空间探测中的粒子方向测量。介绍了对Si-PIN条带探测器电子学等效测试方法和结果,重点探讨了条带之间的... 采用电子学等效方法对所研制的Si-PIN条带探测器的基本性能进行测试。Si-PIN条带探测器是在一个硅基片上刻蚀多个条带探测器,常用于空间探测中的粒子方向测量。介绍了对Si-PIN条带探测器电子学等效测试方法和结果,重点探讨了条带之间的串扰问题。 展开更多

关键词 硅条带探测器 空间粒子探测 耗尽电容 条间串扰

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中能电子成像仪探头的设计 被引量：2

11

作者 贾向红 邹鸿 +3 位作者 许峰 于向前 杨成佳 宗秋刚 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期155-160,共6页

利用小孔成像原理对中能电子成像仪探头的机械结构进行了设计,为保证探头单元暴露于外辐射带辐射环境12年的总剂量小于5krad,确定其壳体厚度为约3mm的铜,探头的角分辨率为20°;根据带电粒子在硅中的能量损失规律对探测器进行了防质... 利用小孔成像原理对中能电子成像仪探头的机械结构进行了设计,为保证探头单元暴露于外辐射带辐射环境12年的总剂量小于5krad,确定其壳体厚度为约3mm的铜,探头的角分辨率为20°;根据带电粒子在硅中的能量损失规律对探测器进行了防质子污染设计,确定了探测器厚度为1000μm,其屏蔽层厚度为10μm等效硅。最后对设计探头的质子污染率进行了计算,结果表明该中能电子成像仪探头的设计满足外辐射带空间中能电子探测的需求,为中能电子成像仪的研制奠定了基础。 展开更多

关键词 中能电子 投掷角 外辐射带 质子污染率

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基于NOAA/POES卫星观测的磁层相对论电子起源的初探 被引量：1

12

作者 谢伦 涂蔚超 +1 位作者 张辉 濮祖荫 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1632-1638,共7页

本文利用低高度极轨卫星NOAA/POES的观测数据,并结合ACE卫星和Polar卫星的观测结果,研究分析了磁层相对论电子的起源.NOAA/POES卫星对于不同地磁活动时期相对论电子的分布和起源进行了较为详细观测,分析结果表明(1)亚暴期间注入磁层的... 本文利用低高度极轨卫星NOAA/POES的观测数据,并结合ACE卫星和Polar卫星的观测结果,研究分析了磁层相对论电子的起源.NOAA/POES卫星对于不同地磁活动时期相对论电子的分布和起源进行了较为详细观测,分析结果表明(1)亚暴期间注入磁层的能量电子可以为与磁暴相关的磁层高能电子暴提供种子电子;(2)太阳质子事件期间太阳风中的能量电子也可以为磁层中的相对论电子提供所需要的源. 展开更多

关键词 相对论电子 NOAA卫星 磁亚暴 太阳质子事件

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星内粒子辐射探测器上高压单元的模拟(英文) 被引量：2

13

作者 常国平 陈鸿飞 邹积清 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期121-126,共6页

中巴资源卫星上的星内粒子辐射探测器的探头必须要工作在稳定,高信噪比的直流高压电源下。事实证明,安装在中巴资源1和中巴资源2卫星上的探测器高压单元能够保证整个探测器的正常运行。但是,新的实验对高压单元的设计提出了新的要求和... 中巴资源卫星上的星内粒子辐射探测器的探头必须要工作在稳定,高信噪比的直流高压电源下。事实证明,安装在中巴资源1和中巴资源2卫星上的探测器高压单元能够保证整个探测器的正常运行。但是,新的实验对高压单元的设计提出了新的要求和新的技术指标,作者根据要求和技术指标对原来的探测器高压单元部分进行了改进。首先简要介绍粒子辐射探测器以及它在空间探测方面的作用,然后介绍探测器高压单元的基本原理,并对其中的振荡换能部分进行理论分析和数值模拟。通过数值模拟,可以从理论上预言高压单元工作点的稳定性以及输出电压随其他参数波动式的变化。最后,对所做的模拟进行相关的讨论和展望。 展开更多

关键词 星内粒子辐射探测器 高压单元 直流 交流 理论分析 数值模拟

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粒子辐射探测器数据伪对数表达方法

14

作者 韩峰 陈鸿飞 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期889-892,共4页

有限的卫星通信带宽通常限制粒子辐射探测器的通道数和粒子能谱仪的分辨率。据此,提出新颖的数据压缩方案,即伪对数表达方法,来降低测量数据的存储空间,从而缓减通信压力。人们常常采用对数坐标分析粒子探测数据,因此相对误差比绝对误... 有限的卫星通信带宽通常限制粒子辐射探测器的通道数和粒子能谱仪的分辨率。据此,提出新颖的数据压缩方案,即伪对数表达方法,来降低测量数据的存储空间,从而缓减通信压力。人们常常采用对数坐标分析粒子探测数据,因此相对误差比绝对误差更有意义。伪对数表达方法在非常小相对误差的前提下对测量数据进行了合理的压缩,有效地利用了有限的数据存储空间,既保证了数据传输的完整性,又不影响数据分析的物理意义。 展开更多

关键词 数据压缩 伪对数表达 粒子辐射探测 空间探测

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