電場(chǎng)儀涂層的均勻性是影響其電場(chǎng)測(cè)量精度的重要因素，手工噴涂方案難以滿足涂層的均勻性需求，且工藝不穩(wěn)定。為解決電場(chǎng)儀球形傳感器涂層噴涂的均勻性問(wèn)題，提出了一種新的噴涂方案，采用機(jī)械臂帶動(dòng)噴槍運(yùn)動(dòng)，在噴槍與球形傳感器之間增加帶開口的擋板，通過(guò)改變開口的形狀控制噴涂到球形傳感器上的涂料量，從而實(shí)現(xiàn)涂層的均勻性。初步實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果看，涂層的均勻性較好，而且提高了涂層質(zhì)量，因此該方案能夠最終解決電場(chǎng)儀球形傳感器的涂覆問(wèn)題。

　　引言

　　電場(chǎng)儀是用于電離層中電場(chǎng)探測(cè)的儀器。主動(dòng)式雙探針測(cè)量空間電場(chǎng)能夠達(dá)到很高的精度。采用金屬球外表面增加涂層的方法抑制純金屬球較高的光電效應(yīng)�？紤]到導(dǎo)電、隔熱等性能，采用環(huán)氧樹脂石墨材料DAG213 作為涂層材料[8]。在電場(chǎng)儀空間工作壽命范圍內(nèi)，涂層主要滿足抗紫外腐蝕，根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，涂層的厚度不低于30 μm，另外電場(chǎng)儀的精度要求很高，需要兩傳感器具有優(yōu)異的一致性，對(duì)涂層的均勻性提出了更高的要求，基于上述原因，要求涂層厚度在30～40 μm。手工噴涂的均勻性不能滿足要求，且工藝穩(wěn)定性差，工藝參數(shù)難以控制，需要改進(jìn)噴涂工藝完成電場(chǎng)儀球形傳感器的涂覆工作。

1、涂覆方案

　　1.1、總體方案

　　本方案將球形傳感器沿其短桿方向與步進(jìn)電機(jī)連接，如圖1所示。短桿方向?yàn)榻?jīng)度方向，于是同一緯度上涂層的均勻性由電機(jī)帶動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。噴槍固定于機(jī)械臂上，如圖2所示，機(jī)械臂能夠帶動(dòng)噴槍沿傳感器短桿方向，以固定高度作勻速運(yùn)動(dòng)。噴槍口、擋板開口的中心，以及傳感器的球心在同一條直線上，與底板垂直。同一經(jīng)度不同緯度傳感器表面涂層的均勻性，通過(guò)在噴槍和傳感器之間增加帶開口的擋板實(shí)現(xiàn)。

圖1 傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)安裝布局示意圖

1 步進(jìn)電機(jī);2 球形傳感器;3 不銹鋼底板;4 頂尖

圖2 噴涂方案示意圖

1 噴槍;2 擋板開口;3 擋板;4 球形傳感器

　　1.2、檔板開口形狀的確定

　　設(shè)底板平面為x-y 平面，將擋板開口和球形傳感器投影至x-y 平面內(nèi)，如圖3所示。為表達(dá)清晰，將擋板上開口曲線和球形傳感器的投影分別置于坐標(biāo)系1和坐標(biāo)系2內(nèi)，兩坐標(biāo)系y 軸重合，x 軸平行，兩坐標(biāo)系原點(diǎn)在y 方向錯(cuò)開一段距離。對(duì)于擋板上的開口曲線，考察線段EF 上部的部分。圖中h表示曲線的縱坐標(biāo)。

4、結(jié)論

　　為了實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)儀器球形傳感器涂層的均勻性，提出了一種新的電場(chǎng)儀球形傳感器噴涂方案，通過(guò)機(jī)械臂帶動(dòng)噴槍運(yùn)動(dòng)，在噴槍和球形傳感器之間增加帶開口的擋板，通過(guò)理論計(jì)算得到開口的形狀曲線。從初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，能夠?qū)崿F(xiàn)電場(chǎng)儀球形傳感器涂層均勻性的要求。另外，本方案能夠使工藝穩(wěn)定，相關(guān)的參數(shù)可以固化。通過(guò)噴涂厚度的測(cè)量結(jié)果，調(diào)整擋板上開口的形狀能夠精細(xì)控制電場(chǎng)儀球形傳感器表面涂層的均勻性。對(duì)于本方案而言，由于取的是束斑的中央部分，束縛外圍的干燥部分不會(huì)噴涂到傳感器上，因此不會(huì)在傳感器表面形成沉積顆粒，提高了涂層的質(zhì)量。