電離層電子物理特性量測立方衛星酬載

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姓名

許勻宣(Yun Hsuan Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

電離層電子物理特性量測立方衛星酬載
(Cube satellite payload for Ionospheric electron physical properties measurement)

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摘要(中)

本論文電子物理特性量測酬載目的為開發能夠量取電離層的電子溫度及電子濃度，並且設計體型小、能放置在立方衛星上的量測酬載。針對體積小的立方衛星考量到量測酬載的酬載之於探針接觸大氣之表面積比例小，所造成探針量測電漿特性I-V曲線扭曲的現象，本論文藉由等效電路模擬呈現酬載之於探針不同表面積比例對於I-V曲線扭曲的程度。為更深入探討表面積比影響，也將設計提高量測酬載之取樣頻率。本量測酬載設計為實驗室研發的ASA介面，內建C語言函式庫，讓使用者能夠更簡易使用及維護此量測酬載。

摘要(英)

The cube satellite payload in this research paper is developed for measuring electron temperature and density in ionosphere which is aim to be installed on a Cube satellite. As for small size-featured, the study present what the ratio of the probe surface area to the payload surface area impact on the I-V characteristic curve. Also, we show the different ratio of surface area and I-V characteristic distortion degree by simulation of equivalent circuit. And upgrading the sample frequency of payload to aid for doing more ratio of surface area problem experiment on payload. A special design on the payload is to provide call function which is built in ASA system, C language based, which developed by our lab. The design makes the use and maintenance of the payload easier.

關鍵字(中)

★ 電子溫度
★ 電子濃度
★ 蘭摩爾探針
★ 立方衛星
★ 電離層

關鍵字(英)

論文目次

第一章緒論 1
1-1 研究目的與動機 1
1-2 文獻回顧 3
1-2-1 台俄微衛星Tatiana-2 3
1-2-2 蘭摩爾探針 3
1-2-3 酬載表面積比影響量測 4
1-2-4 電子溫度探測及估算 4
1-2-5 電子濃度探測 5
1-3 研究構想 6
1-4 論文章節 7
第二章理論及技術背景 8
2-1 理論基礎 8
2-1-1 電漿 8
2-1-2 德拜鞘 8
2-1-3 蘭摩爾探針 9
2-2 技術背景 13
2-2-1 電子溫度探測儀ETP 13
2-2-2 電子濃度探測儀EDP 16
第三章 ETPEDP00酬載系統 17
3-1 酬載使用配置及配線 17
3-1-1 酬載使用配置 17
3-1-2 系統配線 19
3-2 功能方塊 22
3-2-1 整體系統 22
3-2-2 電子溫度量測系統 23
3-2-3 電子濃度量測系統 24
3-2-4 通訊系統 25
3-3 狀態機械 27
3-3-1 整體狀態機 27
3-3-2 電子溫度量測模式狀態機 28
3-3-3 電子濃度量測模式狀態機 31
3-4 電路設計 37
3-4-1 整體電路 37
3-4-2 ETP弦波激發電路 38
3-4-3 ETP訊號處理電路 39
3-4-4 EDP激發及響應量測電路 40
3-4-5 EDP倍率放大電路 41
第四章　探針載具雙德拜鞘效應模擬研究 43
4-1 實驗目的 43
4-2 蘭摩爾探針與載具雙德拜鞘模擬電路 45
4-3 實驗條件 48
4-4 實驗步驟 49
4-5 實驗數據與討論 51
4-5-1改變表面積比變因 51
4-5-2 改變溫度變因 56
4-5-3 改變濃度變因 61
第五章結論 67
參考文獻 69

參考文獻

[1] Abe, T. K. I. O. (2013). An Introduction to Space Instrumentation K. I. O. C. Z. Cheng (Ed.) Langmuir probe (pp. 63-75). Retrieved from http://www.terrapub.co.jp/onlineproceedings/ste/aisi
[2] Barjatya, A. (2007). Langmuir Probe Measurements In The Ionosphere. 274.
[3] Jiang, S.-B., Yeh, T.-L., Yeh, H.-C., Liu, J.-Y., Hsu, Y.-H., & Liu, L.-Y. (2012). System Architecture of the BCU Payload on Tatiana-2. Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences, 23(2), 193. doi:10.3319/tao.2011.09.20.01(aa)
[4] Oyama, K.-i., Abe, T., Schlegel, K., Nagy, A., Kim, J., & Marubashi, K. (1999). Electron temperature probe onboard Japan’s Mars orbiter. Earth, Planets and Space, 51(12), 1309-1317. doi:10.1186/BF03351604
[5] Oyama, K.-I., Kakinami, Y., Liu, J.-Y., Kamogawa, M., & Kodama, T. (2008). Reduction of electron temperature in low-latitude ionosphere at 600 km before and after large earthquakes. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 113(A11), n/a-n/a. doi:10.1029/2008ja013367
[6] Shimoyama, M., Oyama, K. I., Abe, T., & Yau, A. W. (2012). Effect of finite electrode area ratio on high-frequency Langmuir probe measurements. Journal of Physics D: Applied Physics, 45(7), 075205.
[7] 陳立悟. (2012). 太空氣象科學儀器酬載II. (碩士), 國立中央大學.

指導教授

江士標、葉則亮(Shyh-Biau Jiang Tse-Liang Yeh)

審核日期

2017-7-21

推文