本发明属于航天等离子体探针测试校准，具体涉及一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法。
背景技术：
1、以霍尔推进器、离子推进器为代表的航天等离子体推进器在航天器姿态控制、位置保持、阻力补偿、轨道转移等任务中被普遍采用。等离子体参数的测量在推进器研究中具有非常重要的作用。
2、静电探针是最古老的、但又最常用的低温等离子体诊断方法。其工作原理为将朗缪尔探针尖端裸露的金属丝放入等离子体中，通过在探针上施加偏置电压测量获取等离子体内部的电子温度、电子密度等信息。常用的探针有平面探针、圆柱探针、双探针、发射探针等。在测量推力器羽流边界等工程任务时，为获得多个方向上的羽流的等离子体参数，并获得更加具体详细地等离体子参数，常将多个或多种探针组合成等离子体探针阵列进行测量使用。
3、目前，探针法朗缪尔探针能够测量的等离子体参数最多，且其装置结构简单、使用方便、空间分辨率高，优势十分明显。但探针法也存在一定的局限性，作为一种接触式的测量手段，探针需要进入等离子体区域中进行测量，因此探针尺寸的大小、探头电路电阻、等离子体振荡、离子电流以及探针表面污染都会对探针的测量结果造成干扰，使得结果测量相对不准确。目前探针测量结果缺乏校准，准确度难以评定，限制了该方法在测量等离子体密度中的应用。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，用以解决探针测量结果缺乏校准，准确度难以评定的问题。
2、本发明通过以下技术方案实现：
3、一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，所述等离子体探针阵列校准方法的等离子体探针阵列包括球型探针、平面探针、圆柱探针ⅰ和圆柱探针ⅱ；所述探针阵列设置在十字形支架上，所述球型探针、平面探针设置在十字形支架的相对两端，所述圆柱探针ⅰ和圆柱探针ⅱ设置在十字形支架的相对两端，所述球型探针、平面探针、圆柱探针ⅰ和圆柱探针ⅱ间隔设置；
4、所述等离子体探针阵列校准方法包括以下步骤：
5、步骤1：将所述等离子体探针阵列放置在真空罐中，并将真空罐抽真空；
6、步骤2：基于步骤1抽真空的真空罐测量等离子体探针阵列的探针表面温度；
7、步骤3：开启霍尔推进器，且等待其运行稳定后，再使用等离子体探针阵列的探针对此时的霍尔推进器羽流参数进行测量，等离子体探针阵列的探针收集到此时的伏安特性曲线；
8、步骤4：测量步骤3等离子体探针阵列收集霍尔推进器羽流参数之后的表面温度；
9、步骤5：将步骤2等离子体探针阵列的表面温度和步骤的等离子体探针阵列的探针表面温度做差，得到等离子体探针阵列的探针受霍尔推进器羽流轰击加热之后的温度差；
10、步骤6：将步骤5的受霍尔推进器羽流轰击加热之后的温度差，结合等离子体探针阵列7的探针表面的二次电子发射系数计算出二次电流值；
11、步骤7：将步骤6的二次电流值，结合探针本身测量得到的离子电流值，便能对电子电流值进行修正，得到真实的伏安特性曲线，从而计算出准确的电子温度密度；
12、步骤8：使用光谱仪测量电子温度电子密度，与步骤7修改后的探针测量的电子温度电子密度进行对比，从而实现对等离子体探针阵列进行校准。
13、进一步地，所述步骤1的真空罐内还装入霍尔推进器和光学探头，所述霍尔推进器分别与电源和气流模块相连接，所述真空罐上设置石英窗口，所述光学探头与光谱仪相连接，所述红外成像仪透过真空罐的石英窗口测量内部的探针表面温度。
14、进一步地，所述红外成像仪、石英窗口、等离子体探针阵列和霍尔推进器依次排列在一条直线上。
15、进一步地，所述霍尔推进器的中心与十字形支架的中心在一条直线上，所述等离子体探针阵列的探针正对着霍尔推进器，所述球型探针、平面探针、圆柱探针ⅰ和圆柱探针ⅱ均布在霍尔推进器的羽流边界上。
16、进一步地，所述光学探头通过光纤经过法兰连接到真空罐外部的光谱仪，所述光谱仪、红外成像仪、电源和气流模块均设置在真空罐外部。
17、进一步地，所述步骤1中的抽真空具体为，使真空罐的压力降低到10-3pa以下。
18、进一步地，所述步骤3具体为，气流模块给与霍尔推进器提供气流流量的工质气体，同时启动电源模块给与霍尔推进器提供电压与励磁电流。
19、进一步地，所述步骤6具体为，
20、
21、式中，为二次电流；为探针暴露部分构成收集带电离子的有效面积；为探针的二次电子发射系数， e为电子电荷，为玻尔兹曼常量，为离子质量，为表面温差。
22、进一步地，所述步骤7具体为，
23、
24、
25、式中，为探针测量的电子温度，是探针电压，是等离子体空间电位，是探针收集电流；
26、
27、式中，为探针测量的电子密度，为等离子体鞘层的面积。
28、进一步地，所述使用光谱仪（4）测量电子温度电子密度，与步骤7修改后的探针测量的电子温度电子密度进行对比具体为，
29、
30、式中，及是探针测量的电子密度及温度，及是光谱测量的电子温度及密度，为测量对比结果，表征两种方法测量电子温度与电子密度的偏差。
31、本发明的有益效果是：
32、本发明能够实现对等离子体探针阵列进行校准，保证等离子体探针测量结果的准确性与可溯源性。
33、本发明区别于现有的校准方法，采用光电结合的方式，进行非接触式校准。
1.一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述等离子体探针阵列校准方法的等离子体探针阵列（7）包括球型探针（1）、平面探针（4）、圆柱探针ⅰ（2）和圆柱探针ⅱ（5）；所述探针阵列（7）设置在十字形支架（3）上，所述球型探针（1）、平面探针（4）设置在十字形支架（3）的相对两端，所述圆柱探针ⅰ（2）和圆柱探针ⅱ（5）设置在十字形支架（3）的相对两端，所述球型探针（1）、平面探针（4）、圆柱探针ⅰ（2）和圆柱探针ⅱ（5）间隔设置；
2.根据权利要求1所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述步骤1的真空罐（5）内还装入霍尔推进器（3）和光学探头（6），所述霍尔推进器（3）分别与电源（1）和气流模块（2）相连接，所述真空罐（5）上设置石英窗口（8），所述光学探头（6）与光谱仪（4）相连接，所述红外成像仪（9）透过真空罐的石英窗口（8）测量内部的探针表面温度。
3.根据权利要求2所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述红外成像仪（9）、石英窗口（8）、等离子体探针阵列（7）和霍尔推进器（3）依次排列在一条直线上。
4.根据权利要求2所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述霍尔推进器（3）的中心与十字形支架（3）的中心在一条直线上，所述等离子体探针阵列（7）的探针正对着霍尔推进器（3），所述球型探针（1）、平面探针（4）、圆柱探针ⅰ（2）和圆柱探针ⅱ（5）均布在霍尔推进器的羽流边界上。
5.根据权利要求2所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述光学探头（6）通过光纤经过法兰连接到真空罐外部的光谱仪（4），所述光谱仪（4）、红外成像仪（9）、电源（1）和气流模块（2）均设置在真空罐（5）外部。
6.根据权利要求1所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述步骤1中的抽真空具体为，使真空罐（5）的压力降低到10-3pa以下。
7.根据权利要求1所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述步骤3具体为，气流模块（2）给与霍尔推进器（3）提供气流流量的工质气体，同时启动电源模块（1）给与霍尔推进器（3）提供电压与励磁电流。
8.根据权利要求1所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述步骤6具体为，
9.根据权利要求8所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述步骤7具体为，
10.根据权利要求9所述一种基于辐射光谱及红外成像的等离子体探针阵列校准方法，其特征在于，所述使用光谱仪（4）测量电子温度电子密度，与步骤7修改后的探针测量的电子温度电子密度进行对比具体为，
