電子溫度與濃度探測儀電路改良研究

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姓名

陳彥安(Yan-An Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

電子溫度與濃度探測儀電路改良研究
(Improvement of the electron temperature probe and electron density probe circuit)

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摘要(中)

此論文的研究目的為延續與俄國合作衛星的BCU(Block of Centrol University)上電子溫度與電子濃度探針(ETPEDP)之經驗，以提高原有電子溫度與濃度探針之性能。對原模組電路改良，提升硬體性能，從B2B更改通訊介面為ASA，使用C語言函式庫取代原先Lotus系統，以便於傳承與使用。並開發輔助數據處理工具軟體，可以於後端計算電子溫度，以及使用演算法ID電路模型，計算電子濃度。

摘要(英)

The purpose of this research paper is to improve the performance of the electron temperature probe and electron density probe,based on the experience from Russian satellite BCU (Block of Centrol University).
The research update the electric circuit to improve performance and change communication interface from B2B to ASA.
Using C Code to replace the original Lotus system, in order to inheritance and use.
We have developed a set of software about data processing,which can calculate electron temperature and electron density.

關鍵字(中)

★ 電子濃度
★ 電子溫度
★ 電漿
★ 蘭摩爾探針

關鍵字(英)

論文目次

論文摘要 I
Abstract II
致謝 III
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導電顧體與探針面積比率 4
1-2-4電子溫度量測 4
1-2-5 脈衝式掃描 5
1-2-6 電離層與地震 5
1-3研究構想 6
1-4論文章節 8
第二章理論及技術背景 9
2-1理論基礎 9
2-1-1電漿 9
2-1-2德拜鞘 10
2-1-3蘭摩爾探針 11
2-1-4電子溫度與濃度計算 17
2-2技術背景 18
2-2-1 電壓隨耦電路 18
2-2-2 電流隨耦電路 19
2-2-3 差動放大電路 19
2-2-4 電子溫度探測儀原理 21
2-2-5 電子濃度探測儀原理 24
第三章 ETP/EDP酬載系統及輔助數據處理工具軟體 25
3-1酬載使用配置及配線 25
3-1-1 酬載及使用配置 25
3-1-2 系統配線 27
3-2功能方塊 30
3-2-1全系統 30
3-2-2 電子溫度 31
3-2-3 電子濃度 32
3-2-3 UART通訊 33
3-3狀態機械 34
3-3-1整體狀態機械 34
3-3-2電子溫度狀態機械 34
3-3-3電子濃度狀態機械 37
3-4電路具體實現 40
3-5輔助數據處理工具軟體 46
3-5-1 電子溫度 46
3-5-2 電子濃度 48
第四章ETP/EDP估算演算法數值模擬驗證 53
4-1 ETP演算法模擬驗證 53
4-2 EDP演算法模擬驗證 55
4-2-1 汙染層影響模擬測試 56
4-2-2 電漿特性影響模擬測試 58
4-2-3 OP驅動特性影響測試 61
第五章結論 64
參考文獻 65

參考文獻

[1] *S. B. Jiang, T. L. Yeh, H. C. Yeh, J. Y. Liu, Y. H. Hsu and L. Y. Liu (2012, Jun). System Architecture of the BCU Payload on Tatiana-2. TERR ATMOS OCEAN SCI, 23(2), 193-208.
[2] Jann-Yenq Liu*, F. Y. Chang , Koh-Ichiro Oyama , Yoshihiro Kakinami , H. C. Yeh , T. L. Yeh , S. B. Jiang , Michel Parrot (2014, Nov). Topside ionospheric electron temperature and density along the Weddell Sea latitude. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 119(11), DOI:10.1002/2014JA020227. (Accepted).
[3] Rober L. Merlino, Understanding Langmuir probe current-volage characteristics. American Jounal of Physics. 75(12) Dec 2007 American Association of Physics Teachers
[4] I. Langmuir and H. Mott-Smith, "the theory of collectors in gaseous discharges," Phys. Rev. 28, 727-763 (1926)
[5] M Shimoyama, K-i Oyama, T Abe and A W Yau，Effect of Finite electorde area ratio on high frequency Langmuir probe measurements. Journal of Physics D:Applied Physics 45(2012), 075205 (9PP).
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[7] Koh-Ichiro Oyama, Takumi Abe, Kristian Schlegel, Andrew Nagy, Jhoon Kim, Katsuhide Marubashi, Electron temperature probe onboard Japan’s Mars orbiter. Earth Planets Space, 51,1309-1317, 1999.
[8] C.Z.cheng K.-I.Oyama G.S.Jiang Satellite Simulation Experiment for Electron Temperature and Density Probe(TeNep) (2014).
[9] 趙吉光，朱延祥，胡紹賢，太空電漿探針系統 (1998).
[10] 江士標，葉則亮，陳立悟，太空氣象科學儀器酬載II(2012)
[11] K-I Oyama, Y. Kakinami, J-Y Liu, M. Kamogawa, and T.Kodama,Reduction of electron temperature in low-latitude ionosphere at 600 km before and after large earthquakes,

指導教授

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

審核日期

2016-7-15

推文