【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地外天体探测领域，尤其涉及一种两体分离式地外天体介电常数探测装置和探测方法。
技术介绍
1、对于地外天体探测研究，深层星壤的物理特征参数是推演地球演化机理、地球水来源、宇宙成分分布规律等的关键，尤其是介电常数的测量，更是与遥感参数校准息息相关。而且介电常数的测量需要原位广域检测才能更加准确，采样返回的样品尺度小，且存在样品污染的影响。
2、部分现有技术探测器采用了tecp(thermal and electrical conductivityprobe，热导率和电导率探头)，如图1所示，可以探测月壤的介电常数。探测过程中，物性探针刺入表层火星壤，1号探针作为热源，测量物性探针2和3的温度变化，离热源最远的4号探针的温度作为参考温度。tecp的长度为118.76mm，物性探针长度为15mm，其测量精度为±10％。但由于tecp未能安排随钻探测，其探测深度有限，因此仅能得到表面样本的相关物性参数。
3、而动能侵彻式探测器是一种动能需求代价小、探测深度大的一种探测方式，便于实现原位在轨介电常数的测试分析，即可实现高速深层、又可以实现远距离、大范围。利用动能侵彻便捷地布置于地外天体表面，结合电磁发射原理，实现介电常数原位探测。
4、部分现有技术的动能侵彻式探测器采用多探针固定测量方案，即在侵彻段的头部设置多个固定位置的探针头(分别为电磁发射探针、电磁接收探针)，在侵彻着陆的过程中，侵彻段的头部在动能作用下，侵彻段进入被侵彻介质内部后进行介电常数探测。然而采用该种方式具有以下缺点：(1)在
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种两体分离式地外天体介电常数探测装置和探测方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、本专利技术的第一方面，提供一种两体分离式地外天体介电常数探测装置，包括：
4、表面体，在侵彻被侵彻介质时位于被侵彻介质表面，表面体的内部设置有表面体控制模块，所述表面体控制模块包括第一电磁脉冲发射源和第一电磁脉冲接收源；
5、侵彻体，与表面体通过电缆连接，在侵彻被侵彻介质时位于被侵彻介质内部，侵彻体的内部设置有侵彻体控制模块，所述侵彻体控制模块包括第二电磁脉冲发射源和第二电磁脉冲接收源。
6、进一步地，所述第一电磁脉冲发射源和第二电磁脉冲发射源发射不同形式的电磁脉冲，电磁脉冲形式包括方波、正弦波、调制波。
7、进一步地，所述表面体设置有侵彻体安装部，所述侵彻体在侵彻被侵彻介质时基于动能作用离开所述侵彻体安装部、从而侵彻被侵彻介质内部。
8、进一步地，所述侵彻体的侵彻部为锥形，所述表面体的介质接触部为板形。
9、本专利技术的第二方面，提供如第一方面所述的一种两体分离式地外天体介电常数探测装置的探测方法，包括：
10、当侵彻完成后，表面体位于被侵彻介质表面，侵彻体位于被侵彻介质内部；
11、表面体控制模块的第一电磁脉冲发射源和侵彻体控制模块的第二电磁脉冲发射源分别发送电磁脉冲；
12、表面体控制模块的第一电磁脉冲接收源和侵彻体控制模块的第二电磁脉冲接收源分别接收电磁脉冲反射波；
13、将电磁脉冲反射波的电压幅度转换为介电常数。
14、进一步地，所述将电磁脉冲反射波的电压幅度转换为介电常数，包括：
15、计算表面体控制模块的第一电磁脉冲接收源感应侵彻体控制模块的第二电磁脉冲发射源发送的电磁脉冲所产生的第一电压v1和侵彻体控制模块的第二电磁脉冲接收源感应表面体控制模块的第一电磁脉冲发射源发送的电磁脉冲所产生的第二电压v2的电压差值δv；
16、根据电压差值δv和发送电流大小it，获得被测介质的阻抗zt，其中，表面体控制模块的第一电磁脉冲发射源和侵彻体控制模块的第二电磁脉冲发射源发射一定频率的交变电信号，发送电流大小it＝itexp(jωt)，式中，it表示电流幅值，ω表示交流频率，t表示时间；
17、根据阻抗虚部与频率之间的关系，进而得到被测介质的电容c，即式中im{zt}表示阻抗zt的虚部；
18、通过被测介质的电容c得到介电常数ε，c＝εfs；其中fs为布局因子，布局因子通过拟合的互感阻抗函数计算得到。
19、进一步地，互感阻抗的函数通过下述方式计算拟合：
20、在地面上进行实验数据获取：对已知标准介电常数和电容的介质进行不同姿态和不同位移的探测测试，得到不同姿态和不同位移下的实验布局因子；
21、将阻抗、位移和姿态数据作为自变量，实验布局因子作为因变量，拟合互感阻抗函数。
22、进一步地，所述位移数据通过安装在侵彻体的加速度传感器采集到的加速度积分得到。
23、本专利技术的有益效果是：
24、在本专利技术的一示例性实施例中，结合动能侵彻飞行能力，可实现针对地外天体任意位置处的介电常数原位探测，如环绕轨道释放进行侵彻分析；并且，在表面体和侵彻体上分别设置电磁脉冲发射源和电磁脉冲接收源，使得在侵彻过程中，仅有一个探针头需要进入被侵彻介质内部，减小探针的接触面，从而降低形变可能性并进一步降低在设计过程(模拟仿真)的复杂性和探针本身的刚性要求；另外，由于在侵彻被侵彻介质之后，表面体和侵彻体之间具有一段距离(优选可通过电缆限制最远距离)，检测到的被侵彻介质的介电常数数据更加准确(避免因距离较近、被侵彻介质的数据不具有代表性)。
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1.一种两体分离式地外天体介电常数探测装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一电磁脉冲发射源和第二电磁脉冲发射源发射不同形式的电磁脉冲，电磁脉冲形式包括方波、正弦波、调制波。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述表面体设置有侵彻体安装部，所述侵彻体在侵彻被侵彻介质时基于动能作用离开所述侵彻体安装部、从而侵彻被侵彻介质内部。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述侵彻体的侵彻部为锥形，所述表面体的介质接触部为板形。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的一种两体分离式地外天体介电常数探测装置的探测方法，其特征在于：包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述将电磁脉冲反射波的电压幅度转换为介电常数，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：互感阻抗的函数通过下述方式计算拟合：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述位移数据通过安装在侵彻体的加速度传感器采集到的加速度积分得到。
【技术特征摘要】
1.一种两体分离式地外天体介电常数探测装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一电磁脉冲发射源和第二电磁脉冲发射源发射不同形式的电磁脉冲，电磁脉冲形式包括方波、正弦波、调制波。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述表面体设置有侵彻体安装部，所述侵彻体在侵彻被侵彻介质时基于动能作用离开所述侵彻体安装部、从而侵彻被侵彻介质内部。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述侵彻体的侵彻部为锥形...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫剑，钱成，左易，蒋琳，聂献东，郭芸芸，邓李圣，唐俪荧，哈泽坤，李富裕，彭勇，周华，于清川，王思谋，刘建忠，裴利程，姜生元，
申请(专利权)人：四川航天系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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