电磁卫星高能粒子探测器高能段载荷量能器数据采集与管理软件研制

发布时间：2020-08-19 12:29

【摘要】：中国电磁监测试验卫星(CSES)是目前世界上唯一一颗现役的地震监测卫星。它主要监测磁层扰动与内辐射带稳定性并研究由地震引发的空间电磁扰动、等离子体波动和高能粒子沉降之间的时间相关性。电磁监测试验卫星已于2018年2月2日成功发射。高能粒子探测器是电磁监测试验卫星的有效载荷之一,它由高能段探测器(HEPP-H)、低能段探测器(HEPP-L)和太阳X射线监测器三部分组成。高能段探测器主要测量地球500km轨道的电子(2-50Me V)和质子(20-200Me V)的空间分布和能谱。其视场范围为68°×68°,能量分辨率为10%(FWHM),角分辨率5°,粒子鉴别率90%。为实现其科学目标,探测器设计了接收量能器信号的前端电子学、对前端电子学进行采集的数据采集系统以及用于卫星通信的数据管理系统,同时设计了数据处理软件对采集到的科学数据进行处理发布。本文将分为五个章节,第一章将介绍研究的国内外发展情况以及介绍了高能粒子探测器的三个组成探测器。第二章描述了量能器前端电子学设计和分离元器件的信号读出方式,并对量能器进行了质子和电子的标定。第三章介绍了FPGA与单片机的接口电路,并根据前端电子学时序设计FPGA与单片机软件内容。第四章介绍了与卫星通信部分的CAN总线控制电路设计和单片机接口电路等相关电路的设计,并根据接口协议完成对数据管理软件各功能模块的实际。最后第五章介绍了地面系统部分数据处理软件数据去重、数据拼接以及科学数据对时等相关算法的设计。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P315.7
【图文】：

来都严重威胁人类社会的稳定[1]。早在东汉时期，我国著仪对地震进行观测，为地震的研究做出贡献。新中国成有组织的研究地震前兆，经过 50 多年的系统公关，逐步预报科学思路和工作程序[2]。地震预测关系到全人类的生个宏伟的研究目标[3]。0 年代，俄罗斯的 MARIYA 空间探测器上探测到与地震相对空间高能带电粒子的探测已经成为现阶段对地震预测研空间高能带电粒子粒子暴的爆发主要发生在大地震的主震钟到几个小时的短暂爆发对地震前兆的研究和地震的预带电粒子的研究是基于 VanAllen 辐射带理论。VanAllellen 研究团队发现的，其分为内侧与外侧两部分构成[5]。 1.1 所示。

HEPP-H组成

图 1 3 高能粒子探测器整体结构爆炸图硅条探测器位于准直器后方，其主要进行对入射粒子方向跟踪和粒子能量的测两片具有 X、Y 双面读出硅条探测器（DSSDs）组成，其灵敏面积为 100cm2Ds如图1.4所示。DSSD使用由Micronsemiconductor 制造(型号TTT2(DS) 300)器厚度为 295 μm 条间距为 760 μm，读出条的宽度为 700 μm[12]。由于硅微条常薄，电子和质子在硅中散射较小，所以带电粒子在穿过 DSSDs 后近似可以发生轨迹偏移，因此选用硅片作为测量投掷角的介质。DSSDs 每一面都由 128 单元，粒子经过探测单元后，将会有相应的信号输出，当粒子穿过第二片 DSSD测单元后，也会得一路信号信息，如图 1.4 角度测量示意图所示，DSSDs 的空信息，可以计算出粒子的投掷角[13]。同时硅条探测器属于半导体探测器，当粒时将会损失一定能量，因此硅条探测器与量能器共同对粒子能量信息进行测量

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 杨丽鹏;车永刚;;基于HDF5实现多区结构网格CFD程序的并行I/O[J];计算机研究与发展;2015年04期

2 闫相相;单新建;曹晋滨;汤吉;;利用DEMETER卫星数据统计分析全球M_w≥7.0地震的电离层电子浓度异常[J];地球物理学报;2014年02期

3 李新乔;马宇劏;王焕玉;卢红;张学民;王平;石峰;徐岩冰;黄建平;孟祥承;王辉;赵小芸;;空间电磁卫星的粒子探测与汶川地震[J];地球物理学报;2010年10期

4 何宇飞;杨冬梅;陈化然;钱家栋;朱荣;M.Parrot;;DEMETER卫星探测到可能与汶川地震有关的地面VLF发射站信号的信噪比变化[J];中国科学(D辑:地球科学);2009年04期

5 申旭辉;吴云;单新建;;地震遥感应用趋势与中国地震卫星发展框架[J];国际地震动态;2007年08期

6 陈运泰;;地震预测——进展、困难与前景[J];地震地磁观测与研究;2007年02期

7 丁鉴海;申旭辉;潘威炎;张晶;余素荣;李纲;关华平;;地震电磁前兆研究进展[J];电波科学学报;2006年05期

8 黎新亮,关沫,马君璞;基于SJA1000的CAN总线通讯模块的设计[J];沈阳工业大学学报;2004年01期

相关博士学位论文 前1条

1 吴峰;空间高能粒子探测器望远镜系统电子学研究[D];中国科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前6条

1 曾纪荣;电磁监测试验卫星高能粒子探测器低能段载荷数采系统的设计与实现[D];南昌航空大学;2017年

2 李瑶;暗物质粒子探测卫星上塑料闪烁体探测器的标定与电荷重建算法研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2017年

3 李彤;高能粒子探测数据通信管理模块设计与实现[D];成都理工大学;2017年

4 朱庆伟;空间高能中子探测器数据获取系统设计及调试[D];南京航空航天大学;2016年

5 杨婉;高能粒子探测器HEPP-H量能器读出电子学研究[D];成都理工大学;2015年

6 戴亮;微机监测系统的CAN总线研究[D];北京交通大学;2007年

本文编号：2797093