電場儀涂層的均勻性是影響其電場測量精度的重要因素，手工噴涂方案難以滿足涂層的均勻性需求，且工藝不穩定。為解決電場儀球形傳感器涂層噴涂的均勻性問題，提出了一種新的噴涂方案，采用機械臂帶動噴槍運動，在噴槍與球形傳感器之間增加帶開口的擋板，通過改變開口的形狀控制噴涂到球形傳感器上的涂料量，從而實現涂層的均勻性。初步實驗得到的結果看，涂層的均勻性較好，而且提高了涂層質量，因此該方案能夠最終解決電場儀球形傳感器的涂覆問題。

　　引言

　　電場儀是用于電離層中電場探測的儀器。主動式雙探針測量空間電場能夠達到很高的精度。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。考慮到導電、隔熱等性能，采用環氧樹脂石墨材料DAG213 作為涂層材料[8]。在電場儀空間工作壽命范圍內，涂層主要滿足抗紫外腐蝕，根據國外經驗，涂層的厚度不低于30 μm，另外電場儀的精度要求很高，需要兩傳感器具有優異的一致性，對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，且工藝穩定性差，工藝參數難以控制，需要改進噴涂工藝完成電場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電機連接，如圖1所示。短桿方向為經度方向，于是同一緯度上涂層的均勻性由電機帶動傳感器轉動實現。噴槍固定于機械臂上，如圖2所示，機械臂能夠帶動噴槍沿傳感器短桿方向，以固定高度作勻速運動。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。同一經度不同緯度傳感器表面涂層的均勻性，通過在噴槍和傳感器之間增加帶開口的擋板實現。

圖1 傳感器轉動安裝布局示意圖

1 步進電機;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，如圖3所示。為表達清晰，將擋板上開口曲線和球形傳感器的投影分別置于坐標系1和坐標系2內，兩坐標系y 軸重合，x 軸平行，兩坐標系原點在y 方向錯開一段距離。對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。

4、結論

　　為了實現電場儀器球形傳感器涂層的均勻性，提出了一種新的電場儀球形傳感器噴涂方案，通過機械臂帶動噴槍運動，在噴槍和球形傳感器之間增加帶開口的擋板，通過理論計算得到開口的形狀曲線。從初步的實驗結果來看，能夠實現電場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定，相關的參數可以固化。通過噴涂厚度的測量結果，調整擋板上開口的形狀能夠精細控制電場儀球形傳感器表面涂層的均勻性。對于本方案而言，由于取的是束斑的中央部分，束縛外圍的干燥部分不會噴涂到傳感器上，因此不會在傳感器表面形成沉積顆粒，提高了涂層的質量。