田 愷，陳 燾，陳新偉，趙 勇

（蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州 730000）

0 引言

隨著我國電推進產(chǎn)品技術(shù)成熟度的提高，越來越多的電推進產(chǎn)品應(yīng)用于衛(wèi)星姿態(tài)與軌道控制、軌道轉(zhuǎn)移和深空探測。同時，電推進的快速綜合診斷也成為我國電推進技術(shù)發(fā)展必須解決的技術(shù)難題。電推進羽流診斷是利用朗繆爾探針（Langmuir Probe，LP）、法拉第探針（Faraday Probe，F(xiàn)P）和阻滯勢分析儀（Retarding Potential Analyzer，RPA）分別對羽流等離子體參數(shù)（電子溫度kTe、電子密度ne和等離子體電位Vs）、離子電流密度Ji和單位電荷離子能量（Ion Energy-per-charge，Ei/q）進行診斷，診斷結(jié)果用于電推進對航天器帶電影響評估、束流發(fā)散角推力修正和柵極壽命預(yù)測。

國外對電推進羽流診斷研究非常重視，診斷試驗幾乎與電推進研制同步開展。自1960年世界第一臺離子電推進工程樣機由路易斯研究中心研制成功以來，F(xiàn)P、LP就被用于診斷電推進羽流[1]。1980-2000年，隨著電推進技術(shù)研究的深入，美國空軍火箭推進實驗室（AFRPL）[2]、密歇根大學(xué)[3]等還研制了E×B探針、石英晶體微量天平（QCM）等測試裝置，對羽流雙荷離子比例和沉積污染效應(yīng)進行診斷，這些研究不僅獲得了大量的電推進羽流特性數(shù)據(jù)，而且為分析羽流與航天器相互作用提供了技術(shù)支撐。2000年后，美國電推進羽流診斷主要關(guān)注羽流返流區(qū)等離子體對電推進壽命及航天器的影響評估，采用的探針仍然是經(jīng)典的FP、LP、RPA組合[4]。2010年后，電推進診斷技術(shù)采用探針陣列與光學(xué)探針相結(jié)合的方法，對羽流離子電流密度分布、能量分布、質(zhì)量分布、速度分布以及成分進行精細(xì)化診斷[5-6]，診斷結(jié)果直接成像。國外從事電推進羽流診斷技術(shù)研究的知名機構(gòu)有德國萊布尼茨研究所[6]和意大利Laben/Proel公司[7]等?？傮w而言，國外電推進羽流診斷系統(tǒng)朝多功能、智能化和精細(xì)化方向發(fā)展。

國內(nèi)電推進診斷技術(shù)研究起步較晚。蘭州空間技術(shù)物理研究所作為我國最早開展電推進研究的專業(yè)研究所，自1991年始，先后研制了耙形FP、FP陣列、LP、RPA等探針，開展了離子電推進和霍爾電推進羽流地面和在軌診斷研究[8-10]，為電推進的空間應(yīng)用和羽流防護提供了試驗數(shù)據(jù)。國內(nèi)從事電推進羽流診斷技術(shù)研究的主要單位還有北京航空航天大學(xué)[11]，上海航天801所[12]等。總體而言，國內(nèi)自研的探針診斷設(shè)備功能單一、數(shù)據(jù)采集繁瑣，沒有形成智能系統(tǒng)。國外雖有商用電推進診斷探針，但產(chǎn)品功能單一，存在進口風(fēng)險。本文針對國內(nèi)主流離子電推進和霍爾電推進羽流的診斷需求，研制電推進羽流診斷探針組件并開展初步性能驗證。

1 探針組件

電推進羽流診斷系統(tǒng)（Electric Propulsion Plume Diagnostic System，EPPDS）探針組件由FP、LP、RPA、電源處理單元（Power Processing Unit，PPU）和測控軟件組成。其中，F(xiàn)P用于電推進羽流徑向離子電流密度分布（Ji-r曲線，r為羽流半徑）測量，通過Ji-r曲線診斷羽流平直度。LP用于羽流區(qū)和返流區(qū)kTe、ne、Vs診斷；包括柱形、平面和球形三種LP，柱形LP和平面LP用于羽流區(qū)等離子體診斷，球形LP用于返流區(qū)等離子體診斷，平面LP的優(yōu)勢在于對Vs診斷比柱形LP準(zhǔn)確。RPA用于羽流區(qū)和返流區(qū)離子能量分布診斷。PPU為探針提供偏置電壓和掃描電壓，同時對探針電流（I）、電壓（V）進行采集并將采集數(shù)據(jù)傳輸給上位機。測控軟件用于控制探針移動定位，處理來自PPU的采樣數(shù)據(jù)，繪制Ji-r或I-V曲線，輸出診斷結(jié)果。

探針技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足電推進羽流診斷需求。離子電推進羽流具有離子能量高、等離子體密度低的特點，如LIPS200離子電推進羽流的離子加速能量在1 185 eV左右，離子電流密度0.5～2 mA/cm2[13]，等離子體密度1×1015～5×1015m-3，電子溫度2～4 eV[14]。霍爾電推進羽流具有離子能量低、等離子體密度高的特點，如LHT40霍爾電推進羽流的離子加速能量為300 V左右，離子電流密度為12.5 mA/cm2，等離子體密度為2×1016m-3，電子溫度2～4 eV，等離子體電位4～18 V[15]。表1是在調(diào)研國內(nèi)外電推進羽流參數(shù)基礎(chǔ)上確定的電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)[11-16]。

表1 電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Key technical indexes of probe assembly for EPPDS

2 產(chǎn)品研制

2.1 探針研制

（1）法拉第探針（FP）

FP用于獲取Ji-r分布曲線，由收集極和屏蔽筒組成，如圖1所示，收集極與屏蔽筒偏置電位為-30～-20 V，主要目的是濾除羽流中的電子，同時減小探針邊緣效應(yīng)。羽流等離子體到達FP收集極后，電子被排斥，離子被收集，通過采樣電阻計算離子電流密度Ji：

圖1 FP工作原理Fig.1 Schematic of FP

式中：V為采樣電壓；R為采樣電阻；A為收集極有效收集面積。

FP設(shè)計主要參數(shù)為收集極尺寸、收集極與屏蔽筒之間的間距和屏蔽筒尺寸。收集極尺寸由羽流等離子體密度、加工工藝及電流采樣的分辨率決定。FP收集極設(shè)計為直徑12 mm，厚0.5 mm的鉬片；收集極與屏蔽筒的間距通常為5～10λD，λD為電子的德拜長度（單位為cm）：

式中：kTe為電子溫度，eV；ne為電子密度，cm-3。按照表1參數(shù)優(yōu)化計算結(jié)果，間距設(shè)計值為1 mm。屏蔽筒設(shè)計為內(nèi)徑14 mm，厚0.5 mm的不銹鋼套筒；收集極與屏蔽筒之間用Al2O3陶瓷絕緣。圖2為研制的FP。

圖2 FP產(chǎn)品照片F(xiàn)ig.2 Picture of FP product

（2）朗繆爾探針（LP）

LP用于羽流等離子體電子溫度kTe，等離子體電子密度ne和等離子體電位Vs等參數(shù)的診斷，采用單朗繆爾探針，結(jié)構(gòu)通常為金屬電極。當(dāng)探針插入等離子體時，對探針施加從負(fù)到正的掃描電壓V，同時采集探針收集的等離子體電流I，分析I-V曲線就可以確定等離子體參數(shù)。圖3為單LP工作原理和I-V特征曲線。

圖3 單LP工作原理及I-V曲線Fig.3 Schematic of single LP and I-V curve

圖3中，Ie0、Ii0分別為電子飽和電流和離子飽和電流（單位為A）。Vf為探針電流為0時的掃描電壓，稱為懸浮電位。根據(jù)LangmiurI-V曲線分析理論[17]，Vs、kTe和ne計算公式為：

式中：（dI/dV）max表示I-V曲線的斜率最大值點。

式中：k為玻爾茲曼常數(shù)；1 eV=kTe（Te=1.160×104K）。

式（4）表明，kTe是lnI-V電子阻滯區(qū)曲線斜率的倒數(shù)。

式中：e=1.6×10-19C為基本電荷電量；me=0.91×10-30kg為電子質(zhì)量。

LP設(shè)計要綜合考慮被測等離子體的德拜長度、探針材料和機械加工、電流采樣分辨率等因素。在滿足這些條件的前提下，探針尺寸應(yīng)盡可能小，否則會對待測等離子體產(chǎn)生很大擾動。通常要求探針半徑rp必須滿足[18]：

羽流區(qū)柱形LP的探針典型尺寸設(shè)計直徑0.3 mm，長10 mm，平面探針的直徑為6 mm，厚為0.5 mm；返流區(qū)球形探針的直徑為30 mm。探針材料為鎢，探針絕緣護套為Al2O3陶瓷，圖4為研制的柱形、平面形和球形LP。

圖4 LP產(chǎn)品照片F(xiàn)ig.4 Picture of LP product

（3）阻滯勢分析儀（RPA）

RPA用于測量單位電荷離子能量分布，羽流離子中除了Xe+外，還有Xe2+和Xe3+，在相同的推力器加速電壓Va下，Xe2+和 Xe3+攜帶的Ei分別是 Xe+的 2倍和3倍，由于RPA無法區(qū)分離子攜帶的電荷態(tài)q，所測量的離子能量為平均到每個電荷的離子能量（Ei/q）。

RPA主體結(jié)構(gòu)由柵網(wǎng)和收集極組成。柵網(wǎng)包括G1、G2、G3和G4。G1接地，電位0 V，作用是對進入分析儀的離子通量進行衰減，并對其他柵網(wǎng)電位進行屏蔽，保護G1前面的被測等離子體不受其他柵網(wǎng)電場的影響；G2為電子排斥柵，懸?。啪W(wǎng)與殼體絕緣，懸浮在等離子體中），偏置電位-20 V，作用是濾除電子，確保只有離子進入；G3為離子阻滯柵，懸浮，施加0～2 000 V掃描電壓，作用是濾除低能離子，讓Ei/q大于柵電壓的離子通過G3；G4為二次電子排斥柵，懸浮，偏置電位為-20 V，作用是抑制收集極發(fā)射的二次電子；C為離子收集極，通過采樣電阻R收集離子電流。RPA附屬結(jié)構(gòu)包括陶瓷墊圈、陶瓷內(nèi)襯、不銹鋼殼體、不銹鋼蓋板。圖5為RPA工作原理圖。

圖5 RPA原理圖Fig.5 Schematic of RPA

對RPA測量的I-V曲線一階微分，得到-dI/dV-V曲線，再對該曲線做Gauss函數(shù)擬合，得到離子電壓分布函數(shù)（Ion Voltage Distribution Function，IVDF）曲線，如圖6所示，Ei/q可以通過IVDF峰值電流對應(yīng)的電壓Vi計算：

圖6 RPA I-V曲線和離子電壓分布函數(shù)Fig.6 I-V curve and IVDF of RPA

由于多荷離子的存在，Ei/q＜eVa，Ei/q值越小說明多荷離子比例越高。

RPA設(shè)計包括網(wǎng)孔直徑、柵間距和衰減系數(shù)，這些參數(shù)均由德拜長度決定。網(wǎng)孔直徑d0≤2λD才能使網(wǎng)孔對等離子體的屏蔽效應(yīng)最?。粬啪W(wǎng)間距離x可以通過Hutchinson推導(dǎo)的Bohm通量與Child Langmuir通量之間的關(guān)系公式估算[19]：

式中：V為柵網(wǎng)間電壓。

柵網(wǎng)對等離子體的衰減系數(shù)主要取決于G1柵，通過控制G1網(wǎng)孔數(shù)量將待測等離子體進行衰減，以保證進入到G2柵的等離子體具有較低的通量。G2柵處最大可允許的等離子體密度n由Green關(guān)系確定[20]：

式中：ε0=8.85×10-12F/m為真空電容率；x為柵網(wǎng)間距離；Ei為離子在G2柵處的最小動能，由推力器的加速電壓Va確定：

式中：q為離子電荷態(tài)。

近場RPA收集極的有效直徑設(shè)計為10 mm，遠場RPA收集極設(shè)計為18 mm，為了減小空間電荷效應(yīng)，進入G1柵的最大等離子體密度控制在5×1013m-3，Va取典型值1 kV，按式（8）～（10）計算結(jié)果，考慮加工工藝，G1柵網(wǎng)網(wǎng)孔直徑設(shè)計為0.3 mm，衰減系數(shù)0.2；G2～G4柵網(wǎng)網(wǎng)孔直徑設(shè)計為0.4 mm，衰減系數(shù)0.4；柵距2 mm；柵網(wǎng)和收集極材料為鉬，柵間絕緣材料為Al2O3陶瓷。圖7為研制的近場和遠場RPA。

圖7 近場和遠場RPA產(chǎn)品照片F(xiàn)ig.7 Photos of near-field and far-field RPA products

2.2 電源研制

電推進羽流診斷探針組件電源處理單元PPU由6個線性程控電源模塊和3個電流采集模塊組成，如圖8所示。電源模塊包括：FP的-60 V屏蔽筒程控電源、-60 V收集極程控電源；LP的±200 V程控電源塊；RPA的G2 0～30 V程控電源、G4的0～30 V程控電源和G3的0～2 000 V程控電源；電流模塊包括：FP電流采集模塊、LP電流采集模塊和RPA電流采集模塊。每個探針電源的開關(guān)機、輸出電壓、內(nèi)部各路電壓、電流采集均由單片機控制板完成，單片機控制板將采集數(shù)據(jù)傳送至上位機測控軟件，由測控軟件進行分析數(shù)據(jù)、曲線生成和結(jié)果輸出。計算機和單片機之間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)指令控制和數(shù)據(jù)通信，探針與PPU信號傳輸電纜接插件采用J599。圖9為研制的電源模塊和電流采集模塊。

圖8 電源處理單元設(shè)計Fig.8 Design of PPU

圖9 程控電源和電流采集模塊Fig.9 Programmable power supply and current acquisition module

PPU為所有探針預(yù)留了信號檢測接口，如圖10所示，F(xiàn)P1和FP2分別為法拉第探針屏蔽筒和收集極偏置電壓輸出檢測接口；LP為朗繆爾探針掃描電壓輸出檢測接口；RPA-G2、RPA-G4為阻滯勢分析儀G2柵網(wǎng)和G4柵網(wǎng)的偏置電壓輸出檢測接口，RPA-G3為阻滯勢分析儀G3柵網(wǎng)掃描電壓輸出檢測接口。實際檢測結(jié)果為：FP偏置電壓-62～0 V；電流輸出范圍為0.8 μA～22 mA。LP掃描電壓-210～210 V，電壓步階0.1～5 V；電流輸出范圍為0.8 μA～22 mA。RPA偏置電壓-62～0 V，掃描電壓1～2 100 V，電壓步階1～10 V；電流輸出范圍為6 nA～110 μA。檢測結(jié)果滿足表1 PPU指標(biāo)要求。

圖10 電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件電源處理單元產(chǎn)品Fig.10 PPU product of probe assembly for EPPDS

2.3 軟件研制

電推進羽流診斷軟件包括數(shù)據(jù)采集軟件和測控軟件，由C#語言編寫。數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計主要實現(xiàn)探針在規(guī)定空間位置或規(guī)定偏置/掃描電壓下的等離子體收集電流采集。測控軟件設(shè)計包括移動定位控制設(shè)計、通信控制設(shè)計、數(shù)據(jù)處理設(shè)計和控制界面設(shè)計等。移動定位控制主要實現(xiàn)探針在XOZ平面內(nèi)沿羽流徑向和軸向的移動定位。通信控制設(shè)計主要實現(xiàn)上位機與探針間的指令發(fā)送，數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理設(shè)計主要對FP、LP和RPA的采樣數(shù)據(jù)進行異常數(shù)據(jù)剔除、數(shù)據(jù)平滑、Ji-r或I-V曲線生成，再根據(jù)理論公式計算出參數(shù)結(jié)果。控制界面設(shè)計包括探針位置信息顯示，以及探針偏置電壓、掃描電壓、步階電壓賦值，圖像曲線顯示，診斷結(jié)果顯示，探針界面切換和數(shù)據(jù)記錄查詢。圖11為軟件設(shè)計結(jié)果。

圖11 電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件測試軟件界面Fig.11 Test software interface of probe assembly for EPPDS

3 性能驗證試驗

3.1 試驗系統(tǒng)

性能驗證試驗主要目的是驗證各探針在電推進羽流環(huán)境下能否正確傳感電流，軟件能否正確采集電流，通過特征曲線計算出等離子體參數(shù)。試驗在蘭州空間技術(shù)物理研究所電推進實驗室TS-6B真空系統(tǒng)上進行，TS-6B的直徑為3 m，長度為7 m，工作壓力為3.6×10-3Pa。推力器選擇LIPS200離子推力器，工質(zhì)為Xe，推力40 mN/60 mN，比沖3 000 s/3 500 s，功率1 kW/1.6 kW，LIPS200推力器屏柵電壓1 000 V，加速柵電源電壓-185 V，總加速電壓1 185 V，Xe+被加速后的能量接近1 185 eV，羽流等離子體密度 1014～1016m-3。

羽流區(qū)探針組件（FP、柱形LP、平面LP和近場RPA）安裝在移動平臺上，如圖12所示，以推力器柵極幾何中心為O點，羽流中心線為Z軸，羽流水平徑向為X軸，豎直徑向為Y軸，試驗前首先將移動平臺固定在OZ=100 mm位置，再將探針沿X方向從0～800 mm范圍內(nèi)以步階10 mm移動，每移動一個點采集一組數(shù)據(jù)。X方向掃描結(jié)束后，再以50 mm為步階，增加OZ（100～800 mm）距離，重復(fù)上述步驟，完成XOZ平面內(nèi)等離子體參數(shù)空間分布測試。遠場RPA和球形LP固定在返流區(qū)（200 mm，-300 mm，300 mm）位置。

圖12 電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件試驗系統(tǒng)Fig.12 Test system of probe assembly for EPPDS

PPU單片機在每一空間位置順序采集FP、LP、RPA的等離子體電流數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)傳輸給測控軟件數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元自動存儲該數(shù)據(jù)和對應(yīng)的空間位置信息，并自動生成Ji-r曲線或I-V曲線。

3.2 試驗結(jié)果

（1）FP性能驗證

FP性能驗證的目的是能否正確獲取Ji-r曲線。圖13是FP在距LIPS200推力器出口平面150 mm測量的Ji-r曲線。可以看出，F(xiàn)P測量的羽流離子密度在0.02～0.8 mA/cm2，羽流中心峰值區(qū)域直徑為90 mm，對應(yīng)的離子密度范圍0.66～0.80 mA/cm2；羽流中心區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)3個電流密度波峰和2個電流密度波谷，波峰值分別為0.71 mA/cm2、0.74 mA/cm2和0.80 mA/cm2，波谷值分別為0.66 mA/cm2和0.70 mA/cm2。電流密度曲線飽和部分的波峰波谷反映了推力器磁場分布特性，該測量結(jié)果符合200 mm羽流口徑的離子推力器在單點工況下0.5～1.89 mA/cm2的理論值[13]。

圖13 法拉第探針在LIPS200羽流區(qū)測量的Ji-r曲線及診斷結(jié)果Fig.13 Ji-r curve measured with FP in plume of LIPS200 and diagnostic results

（2）LP性能驗證

LP性能驗證的目的是能否正確獲取I-V曲線，并通過曲線計算等離子體參數(shù)。圖14、圖15分別為柱形LP、平面LP在LIPS200羽流中心線OZ=500 mm處測量的I-V曲線。圖16為球形LP在返流區(qū)測量的I-V曲線。柱形LP在-20～40 V測量的電流在5×10-5～5.5×10-3A，診斷結(jié)果：kTe=1.3 eV，ne=2.1×1015m-3，Vs=4.6 V；平面LP在-20～40 V測量的電流在7×10-5～9.8×10-3A，診斷結(jié)果：kTe=1.2eV，ne=2.0×1015m-3，Vs=4.6 V；柱形LP、平面LP診斷結(jié)果非常接近，說明探針對同一空間位置的等離子體參數(shù)診斷是客觀的；球形LP在返流區(qū)診斷的kTe=1.8 eV，ne=3.3×1013m-3，Vs=12.9 V。返流區(qū)kTe比羽流區(qū)的kTe大0.5～0.6 eV，原因可能是從中和器發(fā)出的電子大部分進入羽流區(qū)，少部分進入返流區(qū)。進入羽流區(qū)的電子與羽流離子碰撞并能量交換，而進入返流區(qū)的電子未參與離子能量交換，因此返流區(qū)電子相對于羽流區(qū)電子能量較高。

圖14 柱形LP在LIPS200羽流區(qū)測量的I-V曲線及診斷結(jié)果Fig.14 I-V curve measured with cylindrical LP in plume of LIPS200 and diagnostic results

圖15 平面LP在LIPS200羽流區(qū)測量的I-V曲線及診斷結(jié)果Fig.15 I-V curve measured with planer LP in plume of LIPS200 and diagnostic results

圖16 球型LP在LIPS200返流區(qū)測量的I-V曲線及診斷結(jié)果Fig.16 I-V curve measured with spherical LP in backflow of LIPS200 and diagnostic results

（3）RPA性能驗證

RPA驗證的目的是為正確獲得I-V曲線，并根據(jù)對I和V的差分ΔI和ΔV，得到-dI/dV-V曲線，進而對該曲線做Gauss函數(shù)擬合，得到離子電壓分布函數(shù)（IVDF），最終根據(jù)式（7）得到羽流離子的Ei/q值。

圖17為RPA在LIPS200羽流中心線OZ=500 mm處測量的I-V曲線、差分后的-dI/dV-曲線及其Gauss擬合曲線結(jié)果，診斷結(jié)果為：Ei/q=1 001 eV±44 eV（k=2），能量分辨率ΔE（FWHM）=52.3 eV。LIPS200的總加速電壓1 185 V，說明LIPS200離子推力器羽流多荷離子比例較小。圖18為RPA在LIPS200返流區(qū)診斷結(jié)果：Ei/q=9.4 eV±3.0 eV（k=2），能量分辨率ΔE（FWHM）=3.5 eV。返流區(qū)離子是羽流中高能Xe+與中性Xe進行能量交換后擴散到返流區(qū)的低能Xe+，因此攜帶能量低。

圖17 RPA在LIPS200推力器羽流區(qū)測量的I-V曲線及診斷結(jié)果Fig.17 I-V curve measured with RPA in the plume of LIPS200 and diagnostic results

圖18 RPA在LIPS200推力器返流區(qū)測量的I-V曲線及診斷結(jié)果Fig.18 I-V curve measured with RPA in backflow of LIPS200 and diagnostic results

4 結(jié)論

電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件是蘭州空間技術(shù)物理研究所自主研制的集FP、LP和RPA及其電源處理單元和測控軟件為一體的電推進羽流智能診斷系統(tǒng)，在LIPS200離子推力器上的初步性能驗證結(jié)果表明：

（1）FP能夠獲得完整典型的Ji-r分布，距推力器出口平面150 m處的Ji-r曲線離子密度范圍在0.02～0.8 mA/cm2，電流密度在 0.66～0.80 mA/cm2的羽流離子集中在直徑為90 mm的范圍內(nèi)。

（2）LP能夠獲得典型的I-V曲線，在羽流中心線OZ=500 mm處，柱形LP診斷的kTe=1.3eV，ne=2.1×1015m-3，Vs=4.6 V；平面LP診斷的kTe=1.2eV，ne=2.0×1015m-3，Vs=4.6V；球形LP在返流區(qū)診斷的kTe=1.8 eV，ne=3.3×1013m-3，Vs=12.9 V。柱形LP和平面LP雖然結(jié)構(gòu)和尺寸不同，但對同一空間位置診斷的等離子體參數(shù)非常接近，說明LP診斷結(jié)果可信。

（3）RPA能夠獲得典型的I-V曲線，在羽流中心線OZ=500 mm處，由IVDF得到的Ei/q=1 001 eV±44 eV（k=2），能量分辨率ΔE（FWHM）=52 eV，診斷能量小于1 185 eV的理論加速能量，考慮多電荷離子的存在，試驗結(jié)果正確。RPA在返流區(qū)測量的Ei/q=9.4 eV±3.0 eV（k=2），能量分辨率ΔE（FWHM）=3.5 eV。

上述結(jié)果表明電推進羽流診斷系統(tǒng)探針組件能夠正確實現(xiàn)等離子體電流傳感，PPU能夠為探針提供診斷所需的偏置電壓和掃描電壓，準(zhǔn)確采集探針電流，測控軟件能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和平滑，繪制Ji-r或I-V曲線，輸出診斷結(jié)果。后續(xù)將開展數(shù)據(jù)算法優(yōu)化和不確定度的研究。