CN115436430A - 一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，属于电学测量领域，本发明包括触探腿和触探足；触探足固定安装在触探腿的下端，触探足的下表面是外凸对的半球形；所述一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置还包括环氧树脂胶和探测结构，所述探测结构通过环氧树脂胶固定在触探足的下表面；所述探测结构包括铜箔，铜箔通过环氧树脂胶固接在触探足的下表面，且铜箔完全覆盖触探足的下表面，铜箔上连接有电极；本装置可以搭载在探测器的足或轮上满足两种测量范围的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，属于电学测量领域。
背景技术
对于星壤物理性质的测量，雷达、光谱仪、中子探测仪等几种遥感探测方式都有各自的局限性，采样返回可能存在地球环境的污染。因此，最理想的方法就是原位测量，而原位采集星壤利用质谱仪分析操作过于复杂、对星壤扰动较大。所以，需要一种操作简单、对星壤扰动较小、可靠性较高的星壤物性原位触探传感装置。
针对以上需求，本发明专利设计了一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置。
发明内容
本发明为解决现有原位采集星壤利用质谱仪分析操作过于复杂、对星壤扰动较大问题，进而提出一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括触探腿和触探足；触探足固定安装在触探腿的下端，触探足的下表面是外凸对的半球形；所述一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置还包括环氧树脂胶和探测结构，所述探测结构通过环氧树脂胶固定在触探足的下表面。
进一步的，所述探测结构包括铜箔，铜箔通过环氧树脂胶固接在触探足的下表面，且铜箔完全覆盖触探足的下表面，铜箔上连接有电极。
进一步的，所述探测结构包括多个叉指电极、聚酰亚胺保护层和聚酰亚胺绝缘层；聚酰亚胺保护层和聚酰亚胺绝缘层由外至内依次贴装在触探足的下表面，多个叉指电极均布置在聚酰亚胺保护层和聚酰亚胺绝缘层之间。
进一步的，所述触探腿和触探足采用机械结构连接固定。
进一步的，所述叉指电极上连接有滑环。
本发明的有益效果是：本发明专利设计了一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，在星壤原位触探过程中，其探测时间较短，搭载在探测器的足或轮上，具有较小的质量，满足原位触探轻量化的要求。并且两种构型可满足两种测量范围的需求：分布式触探构型探测范围约为1m，集中式触探构型探测范围约为0.1m。通过足或轮上搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，不仅可以获取星壤的电学参数，还可以辅助雷达定标，以及进行星球浅表层含冰星壤/岩石的预判。
附图说明
图1是本发明的分布式触探构型触探原理示意图
图2是本发明的分布式触探构型结构示意图；
图3是本发明的分布式初探测量原理图；
图4是本发明的集中式触探构型触探原理示意图；
图5是本发明的集中式触探构型结构示意图；
图6是本发明的集中式触探方案电极片其他可用构型图一；
图7是本发明的集中式触探方案电极片其他可用构型图二；
图8是本发明的集中式触探构型平板式电极的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置它包括触探腿1和触探足2；触探足2固定安装在触探腿1的下端，触探足2的下表面是外凸对的半球形；其特征在于：所述一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置还包括环氧树脂胶3和探测结构，所述探测结构通过环氧树脂胶3固定在触探足2的下表面。在探测装置移动的时候，利用连接在触探足2上的探测结构对装置接触的地面进行探索。
具体实施方式二：结合图1至图8说明本实施方式，所述探测结构包括铜箔4，铜箔4通过环氧树脂胶3固接在触探足2的下表面，且铜箔4完全覆盖触探足2的下表面，铜箔4上连接有电极。当需要探测范围在1m范围内时，利用铜箔4固定在触探足2的底端，使铜箔4与地面接触，通过电信号激励足或轮所携带电极产生低频交流电场，利用电信号感测足对所激发电场区域内月壤的电参数进行测量，改变信号激励足的位置使电场区域发生空间变化，利用空间变化的参数与对应感测的星壤电参数，可以解译不同空间位置的星壤电学参数。
具体实施方式三：结合图1至图8说明本实施方式，所述探测结构包括多个叉指电极5、聚酰亚胺保护层6和聚酰亚胺绝缘层7；聚酰亚胺保护层6和聚酰亚胺绝缘层7由外至内依次贴装在触探足2的下表面，多个叉指电极5均布置在聚酰亚胺保护层6和聚酰亚胺绝缘层7之间。当需要探测范围在0.1m范围内时，通过叉指电极5、聚酰亚胺保护层6和聚酰亚胺绝缘层7构成集中式触探构型，将已成型的叉指电极贴装在同一个足或轮上，通过在每对正负电极两端加载一定频率的电信号激励，会在触探位置的星壤内部产生一个低频交流电场，通过采集每对正负电极间电容、电阻等数据，解译出星壤的电学特性。
具体实施方式四：结合图1至图8说明本实施方式，所述触探腿1和触探足2采用机械结构连接固定，确保移动触探腿1的同时能够带动触探足2进行移动。
具体实施方式五：结合图1至图8说明本实施方式，所述叉指电极5上连接有滑环，避免叉指电极5的连接电缆与旋转的移动轮进行缠绕。
实施例
使用本装置的时候，将本装置安装在星球探测器的底部，根据星球探测器所需的探测范围来改变安装的配件。当需要探测范围在1m范围内时，采用分布式触探构型触探，通过将铜箔4包裹在足或轮上，再将铜箔4与电极相连，通过电信号激励足或轮所携带电极产生低频交流电场，利用电信号感测足对所激发电场区域内月壤的电参数进行测量，改变信号激励足的位置使电场区域发生空间变化，利用空间变化的参数与对应感测的星壤电参数，可以解译不同空间位置的星壤电学参数；当需要探测范围在0.1m范围内时，将已成型的叉指电极5贴装在同一个足或轮上，通过在每对正负电极两端加载一定频率的电信号激励，会在触探位置的星壤内部产生一个低频交流电场，通过采集每对正负电极间电容、电阻等数据，解译出星壤的电学特性。贴装在足或轮上的电极形式多样，可以是面积相等的叉指电极5，也可以是面积不等的特定形状的电极，如图8所示，将叉指电极5集成在绝缘的PCB板上，模拟搭载在探测器足或轮上的情况，通过测量不同介质在不同温度环境、不同激励频率下，平板式电极间的电容值，反映实际介质的相对介电常数值，以此进行原位触探解译电学参数功能的验证，本验证实验设置了4种不同的测量介质：空气、干燥玄武岩颗粒、3％含水率玄武岩颗粒质量分数、6％含水率玄武岩颗粒质量分数；设置了2种不同的测量温度：常温、-20℃；设置了5种激励频率：100Hz、1kHz、10kHz、40kHz、100kHz。电极间的电容采用标准的LCR测量。如表1与表2所示；
表1常温下平板式电极电容测量结果
表2-20℃下平板式电极电容测量结果
实验结果证明：现有的集中式触探构型对不同介电常数的介质具有区分能力，且随着温度降低测量的电容值明显降低，符合已知的相对介电常数变化规律。故采用集中式触探构型进行星壤电学特性的原位触探具有较高的可行性，同时经过标定，其应该具有一定的探测精度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，它包括触探腿(1)和触探足(2)；触探足(2)固定安装在触探腿(1)的下端，触探足(2)的下表面是外凸对的半球形；其特征在于：所述一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置还包括环氧树脂胶(3)和探测结构，所述探测结构通过环氧树脂胶(3)固定在触探足(2)的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，其特征在于：所述探测结构包括铜箔(4)，铜箔(4)通过环氧树脂胶(3)固接在触探足(2)的下表面，且铜箔(4)完全覆盖触探足(2)的下表面，铜箔(4)上连接有电极。
3.根据权利要求1所述的一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，其特征在于：所述探测结构包括多个叉指电极(5)、聚酰亚胺保护层(6)和聚酰亚胺绝缘层(7)；聚酰亚胺保护层(6)和聚酰亚胺绝缘层(7)由外至内依次贴装在触探足(2)的下表面，多个叉指电极(5)均布置在聚酰亚胺保护层(6)和聚酰亚胺绝缘层(7)之间。
4.根据权利要求1所述的一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，其特征在于：所述触探腿(1)和触探足(2)采用机械结构连接固定。
5.根据权利要求3所述的一种基于轮/足搭载的星壤电学特性原位触探传感装置，其特征在于：所述叉指电极(5)上连接有滑环。
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