空间粒子探测系统的设计与实现

【摘要】：空间粒子辐射环境探测目前已成为人类研究太空环境的焦点。空间高能带电粒子所造成的单粒子效应严重威胁着航天器的性能和航天人员的安全,空间高能带电粒子探测对于保障航天器和宇航员的安全,减轻或消除高能带电粒子对航天器和宇航员的危害以及其他有关航天工程应用和科学研究都是十分必要的。本文主要针对空间高能带电粒子中的质子电子进行研究。模拟半导体传感器输出的电流脉冲信号作为质子电子系统的信号源,模拟传感器输出信号在经过电荷前置放大、极零调节和基线恢复等信号调理放大后,将信号送入ADC模块进行信号的采集和转换,通过FPGA读取数字信号后经串口传输给上位机。利用MATLAB软件对测量到的质子电子数据进行运算处理,得到质子电子脉冲幅度和能量分级,对测量数据验证分析,得出系统测量数据的精度和稳定性,为系统方案的可靠性提供依据。论文详细介绍了质子电子系统的硬件组成部分和软件设计,首先介绍了目前空间探测中所应用的几种粒子鉴别的方法,对探测系统中涉及的极零相消和基线恢复原理进行描述,通过系统的动态分析在理论上验证了设计方案的可行性,综合分析了影响系统的各个因素,提出了相应的改进措施,其次,通过对系统进行重复性实验测试,印证了系统的设计符合技术要求中所提的相关技术指标,说明系统设计可靠有效。