摘要：在空间环境探测中,卫星与等离子体的相互作用会改变背景环境的粒子和电位的分布,从而影响探测器对空间电场的测量.为了给磁层卫星电场探测仪器的研制和设计提供参考,本文以中国未来的磁层电离层探测为背景,针对不同轨道高度的等离子体环境,利用SPIS(Spacecraft Plasma Interaction Software)模拟了卫星平台和探针与等离子体的相互作用,从而得到了不同环境下卫星周围等离子体鞘层的厚度,以及探针电位与电流的对应关系.模拟结果表明:由于光电子和二次电子的影响,卫星鞘层的厚度小于等离子体的德拜半径,且温度越高其偏差越大;模拟得到的探针表面电流与电位的关系表明,施加偏置电流的探针可明显提高对电流扰动的抗干扰能力.此外,估计了不同轨道高度上探针处于最佳工作点时应施加偏置电流的大小.

摘要：在地球磁层顶附近观测到的通量传输事件(Flux Transfer Event,FTE)—般被认为是瞬态局域磁重联的产物,是太阳风质量、动量和能量进入地球内磁层的重要通道.重构FTE的磁场结构可促进对其形成、演化过程及其与周围等离子体环境相互作用的理解.Grad-Shafranov重构法和磁通量绳拟合法等传统磁场重构方法适用于满足特定物理条件的磁场结构.基于平面线性插值原理,设计了一种不受具体物理条件限定的二维FTE磁场结构重构法.模型测试以及对THEMIS和Cluster卫星簇分别观测到的两个FTE的实际应用表明,在合适的多卫星位形条件下,该方法能快速有效重构出FTE的磁场空间分布,有助于推测FTE的磁场线位形,理解卫星测量数据的时间变化,以及分析等离子体物理量相对于FTE的磁场空间分布特征.

摘要：电离层综合探测器(CDI)是一种面向快速响应航天器平台、用于原位综合探测电离层等离子体及未完全电离中性气体的新概念空间环境探测仪器,实现了对常规平板朗缪尔探针、阻滞势分析器和离子阱质量分析器的小型化、一体化设计与集成.本文基于USB2.0接口和FPGA(Field-Programmable Gate Array)技术,选用高集成度的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)器件,对CDI多通道数据采集处理单元的系统方案和硬件设计进行研究,并对FPGA的逻辑资源利用情况和Fusion器件内部ADC采样以及FIFO(First Input First Output)读写时序进行了仿真和分析.

摘要：环境天气的突然变化会对观测中的中高层大气激光雷达造成严重危害,为了确保中高层大气激光雷达的安全运行,需要实时监测激光雷达台站的天气状况。基于夜空图像分析仪和本地气象站,结合数字图像处理技术,开发一套自动化天气判别系统。该系统能够实时判断当前天气状况是否满足激光雷达的观测条件,并对未来2小时内可能出现的恶劣天气做出及时预警。依据试运行一年的连续观测结果,该系统能够正确地判断当前天气状况,可以满足中高层大气激光雷达自动化运行的需求,具有较高的稳定性和实用性。

摘要：为了提高原子磁力仪传感器工作环境的温度稳定性,进而达到改善磁力仪灵敏度和准确度的目的,本论文设计了一种基于数字式PID算法的温控系统,完成了系统的方案设计,并利用仿真计算验证了系统的性能,温度控制精度优于0.05摄氏度。论文对原子磁力仪传感器进行了有限元热仿真,通过Matlab最小二乘法函数方法拟合热力学参数,确定了原子磁力仪传感器的传递函数。使用Matlab的Simulink工具,搭建控制系统模型并进行参数调试和仿真以确定最佳控制参数组合,验证了控制系统在低功耗要求下的可行性和稳定性。为实现原子磁力仪传感器的高精度温度控制提供了一种有效手段。

摘要：各种电气、电子设备在铁路系统大量应用,研究磁暴电磁干扰对铁路电气系统的影响十分重要。在分析磁暴侵害俄罗斯北部Nyandoma—Oboserskaya铁路区段轨道电路信号系统的基础上,根据我国铁路扼流变压器的结构及设计特点,建立扼流变压器的等效电路和Matlab仿真模型,研究准直流性质的地磁感应电流(GIC)对扼流变压器的影响。结果表明,由于扼流变压器容量小,当1.5 A不平衡GIC侵入时,扼流变压器将出现直流偏磁饱和,一、二次电流波形严重失真,影响轨道电路系统的电气、电子设备,验证了磁暴干扰俄罗斯北部铁路信号系统的现象。