摘要：惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心,其表面会因为宇宙高能粒子持续注入而积累电荷,在惯性传感器内部电磁场作用下产生杂散噪声,影响精密引力测量结果.根据光电效应原理,用UV LED产生极紫外光照射惯性传感器的电极与检验质量表面,并在电极间施加适当电场,就可以在不引入外力作用且无接触条件下改变检验质量的电荷量.本文基于平行板电容器的简化电极模型,对极紫外电荷驱动过程进行了理论建模仿真.在此基础上设计和构建了一套电荷驱动验证试验系统,针对光功率、偏置电压对充放电速率的影响和交流电荷驱动进行试验.试验证明电荷充放电速率与极紫外光功率成正比,其量子产率随极板间电场强度变化.最终可实现稳定控制检验质量电荷放电速率在0.31~0.76 pC⋅s^(–1),检验质量电荷充电速率在–0.05~–0.17 pC⋅s^(–1).分析提出的检验质量电荷充放电速率理论模型与地面试验结果一致,可以有力支撑电荷管理控制系统的研制.

摘要：准确的物质组成信息是解译行星体形成与演化历史的关键,可见–近红外遥感光谱探测一直是获取行星表面成分的主要技术手段.在热红外谱段光谱特征更为丰富,因此随着探测技术的发展,其在行星探测中得到越来越多的应用.尤其是在目前已经实施与立项的国内外小行星探测任务中,都将热发射光谱仪作为核心载荷之一.为了更好地对将来获取的热发射光谱数据进行解译,建立科学合理的数据处理与定标方案是必不可少的.本文对用于行星科学研究的热发射光谱测量装置的设计、测量及数据处理方法进行了系统分析.针对低温、真空条件下热发射测量过程中样品辐射信号与仪器辐射信号难以分离的问题,提出并论证了基于傅里叶变换红外光谱仪原始测量信号–干涉图的数据处理方法.该方法可以更为有效地分离出样品实际辐射信号,从而获得更为准确的发射率光谱数据.研究结果可为国内相关热发射测量装置的设计与搭建以及未来天问二号等探测数据的处理与科学解译提供参考.

摘要：本文建立了一种基于跨阻抗前置放大器的磁传感器信号传递模型,并在该模型的基础上推导出磁传感器的灵敏度和噪声理论值.根据理论推导的结果,进一步研究了感应式磁传感器设计方法,以带宽0.01~10 kHz,噪声1 fT·Hz^(–1/2)(1~10 kHz)作为设计目标设计了一个感应式磁传感器,并对这一传感器进行了性能验证试验.在处理频率响应测试数据时设计了一种基于信号调制的处理方法,有效提取特定频率得到幅值和相位,并降低了随机噪声的干扰,磁传感器–3 dB带宽达到了0.01~10 kHz.在评估传感器噪声时,采用双探头差分的方法消除了环境的干扰,设计了相位差分析的评估方法,确认在哪些频带双探头探测的信号是同源的,在这些频带采用差分法评估是有效的.评估的结果是,传感器在1~10 kHz实现了1 fT·Hz^(–1/2)噪声水平.

摘要：针对中国首次近地小行星防御在轨验证任务,将对近地小行星撞击地球潜在风险进行防御性处置演示验证,设计并提出小行星防御在轨验证的科学目标及其具体的科学探测任务,开展科学有效载荷需求分析,提出有效载荷配置方案及探测任务要求,为未来实施小行星防御任务提供决策依据。

摘要：为了实现集成电路内部电信号波形的非接触探测,设计了基于共光路干涉仪的探测光路,同时利用锁相放大技术噪声抑制能力强,灵敏度高的特点,提出了基于锁相放大的信号处理方法提取反射光中携带的微弱器件电光信号。该方法利用器件电光信号强度随器件电信号周期性变化的特点,首先将来自光电探测器的电信号进行锁相放大处理消除大部分噪声,然后再利用平均处理技术进一步抑制外界噪声干扰,提高器件电光信号的信噪比,从而将淹没在噪声中的器件电光信号提取出来,重建器件内部电学信息。利用该探测方法成功探测到芯片内部动态工作电流在μA量级的电路节点电光信号,信噪比达到4.99 dB,而仅使用平均处理技术得到的信号信噪比只有-44.29 dB。研究内容为集成电路内部电信号的光学探测提供了一种新的思路,未来可在集成电路动态缺陷检测领域得到应用。

摘要：利用飞秒脉冲激光对氮化镓(GaN)功率器件进行单粒子烧毁效应定量评估技术研究,针对器件结构建立脉冲激光有效能量传输模型,理论计算了激光有效能量与重离子线性能量传输(LET)的等效关系并开展了试验验证.考虑器件材料反射率与吸收系数对激光的影响,针对介质层界面间的激光多次反射进行参数修正,减小有源区有效能量计算误差.选择一款氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与一款肖特基势垒二极管(SBD)功率器件作为典型案例,分别开展飞秒脉冲激光正面与背部辐照试验,计算诱发单粒子烧毁的有效能量,并得到不同入射激光波长的烧毁等效LET阈值,对比了模型理论计算值与实际测量值.同时,研究结果对材料参数未知的GaN功率器件,提供了正面与背部辐照模型的激光试验波长选择参考.该工作将为激光定量评估空间用GaN等宽禁带半导体器件的单粒子烧毁效应机理研究及加固设计与验证提供技术支撑.

摘要：大气电场反映了地球近地表大气对气象活动、太阳活动与地质活动的综合响应。实现大气电场与气象参数及地磁活动指数等参数的综合测量,对雷电活动、地质灾害和磁暴活动等的研究具有重要意义。设计开发了一种大气电场综合观测设备,能够同时测量包含温度、相对湿度、风速和大气电场等多个参数,在大气电场探测原理的基础上给出了大气电场综合观测设备的详细设计和电场标定过程。通过对该设备在北京市十三陵台站实测数据的分析,与中国科学院国家空间科学中心FAMEMS-DF02电场仪以及中国气象网发布的气象数据进行对比,结果表明各气象参数99%的时刻对应误差不超过±10%,平均误差不超过±3%,而电场数据的平均误差为±0.166 kV·m^(–1)。

摘要：设计了一种基于1 bit Sigma-Delta环路调制技术的高精度数字磁通门磁强计,建立了数字磁强计信号处理仿真模型,并利用Matlab的Simulink仿真工具开展了数字磁通门磁强计模型的仿真分析,对数字磁强计系统的噪声、线性度、响应速度和频率响应进行了仿真计算。利用本文1 bit Sigma-Delta环路调制技术的数字磁强计在量程超过±10^(5 )nT的情况下,系统在1 Hz处的噪声仅为4.66 pT·Hz^(-1/2),最大线性偏差为0.16 nT,动态响应速度达到2×10^(6) nT·s^(–1),频率响应带宽超过10 Hz。仿真结果表明,基于1 bit Sigma-Delta环路调制技术的数字磁通门磁强计可以有效降低对A/D转换器精度的要求,在保证性能的前提下大幅度降低了电路复杂程度,提高了系统的可靠性,在深空探测、空间磁场测量等领域具有广泛的应用前景。

摘要：本文将介绍电磁监测试验卫星(张衡一号)磁场探测载荷高精度磁强计的设计、研制和标定的情况。根据卫星平台观测磁场的特点,以及电磁监测试验卫星对矢量磁场准确度的需求,设计了矢量结合标量的磁场探测方案。高精度磁强计包含2个磁通门探头及1个绝对磁场校准装置探头,安装在卫星舱外伸杆的顶部。通过对高精度磁强计飞行件进行了线性度试验、温度试验、磁轴与结构坐标系转换标定试验、传感器互扰试验和CDSM转向差试验的测试,对磁场探测方案和高精度磁强计的性能进行了验证,并为地面数据处理提供了依据。按照所设计的磁场探测方案,高精度磁强计完成了全部的载荷研制、理论算法研究、标定试验等地面工作,载荷性能指标和地面数据能够满足电磁监测试验卫星的磁场探测任务要求。

摘要：为了满足航天商业现货(COTS)器件辐射效应评估的高效率、低成本、批量测试需求,通过分析典型COTS器件不同辐射效应测试的异同,设计了COTS器件通用辐射效应测试系统。测试系统由面向仪器系统的外围组件互连(PCI)扩展(PXI)系统和基于现场可编程门阵列(FPGA)的监测主板组成,适用于FPGA、模数转换器(ADC)、静态随机存储器(SRAM)、运算放大器、电源芯片等典型COTS器件单粒子和总剂量效应地面模拟试验,能够在线实时测量被测器件的功耗电流、逻辑功能、输出信号等参数,可对被测器件的输入电压、输入电流、输出电压等需要高精度测量的功能性能参数进行离线测量。通过典型器件的单粒子与总剂量效应试验,对测试系统的在线与离线测试功能进行了验证,结果表明该测试系统能够满足测试需求。