CN102455242A - 航天器总漏率的实时监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航天器总漏率实时监测的方法。该方法包括以下流程：产品进收集室、检漏系统校准、总漏率实时监测、放样、数据处理计算及产品出收集室。该方法通过收集室循环泵及取样口对收集室内气体取样，计算机监测软件通过连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值与标气值的差值来实时监测总漏率变化，最后根据最小二乘法原理计算出样气值与标气值差值的斜率和方差，与标准漏率线性化比较计算获得航天器总漏率。该检漏方法所必需的累积时间大约占整个检漏周期的1/4，较长的累积时间与航天器批量化生产的需求不相适应，需要在检漏技术上优化升级，在提高检漏灵敏度的基础上缩短累积时间。

Description

航天器总漏率的实时监测方法

技术领域

本发明涉及一种航天器总漏率的实时监测方法，特别是涉及一种用于航天器管路及各系统总漏率测试的监测方法。

背景技术

目前我国航天器总漏率测试普遍采用非真空氦质谱累积检漏方法，该方法是通过取样初始时刻和终止时刻航天器总漏率与标准漏率比较，计算获得航天器总漏率。但该系统在长期使用过程中，主要存在以下问题：

1)检漏仪零点漂移较大，检漏系统需要进行人工校准，检漏系统无不确定度评定及可靠性评价数据；

2)测试系统自动化程度较低，以ZQJ-291H型检漏仪为基础的检漏系统比以ZHP-30型检漏仪为基础检漏系统自动化程度有较大地提高，但仍然需要手动选择曲线上合适数据，增加了人为因素，且ZQJ-291H型检漏仪只能分别在初值、终值和样值上连续采集15min，无法连续采集总漏率测试数据，三阶段都需要人工运行程序；

3)测试数据离散性和随机性较大。分时段测试初值、终值和样值的数据样本数量少，测试数据随机性较大，测试数据需要采用更加科学的方法分析与计算；

4)检漏周期长，检漏灵敏度不高，非真空氦质谱累积法累积时间一般达到24h，检漏灵敏度较低，一般为1.0×10^-5Pa.m³/s，该检漏系统所必需的累积时间大约占整个检漏周期的1/4，较长的累积时间与航天器批量化生产的需求不相适应，需要在检漏技术上优化升级，在提高检漏灵敏度的基础上缩短累积时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种航天器总漏率实时监测的方法，以便快速准确测量出航天器的总漏率。

本发明所提供的具体方案如下：

本发明的航天器总漏率实时监测的方法，包括以下流程：

1)产品进收集室：被测航天器充入工作压力的氦气并稳定后，打开收集室空气锁，密封带抽真空后开收集室大门，将航天器推进收集室，密封收集室大门并给密封带充气，开启循环风机让收集室内气体混合均匀；

2)检漏系统校准：连接计算机监测系统并启动监测软件，监测软件为LabView开发的程序，保证检漏仪开机并稳定运行后，打开标准气并调节出口流量至1L/min，调节检漏系统零点，点击计算机监测软件“校准”按钮，保证检漏系统反应漏率为4.0×10^-8Pa.m³/s；

3)总漏率实时监测：开启收集室取样循环泵，点击监测软件“开始”按钮，连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值Q_nj与标气值Q_ni的差值(Q_nj-Q_ni)。根据最小二乘法原理计算出样气值与标气值差值(Q_nj-Q_ni)的斜率和方差，

4)放样：通过取放样控制台对收集室按一定标准漏率(一般1.0×10^-4Pa.m³/s)放样高纯氦气，开启收集室循环风机5min，点击监测软件“放样”按钮，连续监测至少5min；

5)数据处理计算：测试结束后，关闭循环风机和循环泵，关闭标准气，点击监测软件“计算”按钮，按公式(1)自动计算出航天器总漏率。

$Q=\frac{\mathrm{Kgt}}{\mathrm{\ΔU}}g{Q}_0---\left(1\right)$

式(1)中，Q为总漏率，K为样气值与标气值差值(Q_nj-Q_ni)最小二乘法计算斜率值，ΔU为放样稳定后终止时刻与放样前漏率反应差值，Q₀为放样气体量相对应的标准漏孔漏率值(一般为1.0×10^-4Pa.m³/s)，t为连续采样总时间。

6)产品出收集室：关闭收集室密封袋充气阀，打开空气锁，密封袋抽真空，打开收集室大门，产品出收集室，对收集室排氦气至标准浓度。

优选地，

本发明技术方案的特点包括：

1.标准气为标准氦含量(5ppm)空气，储存于专门收集容器，并形成单向密闭循环的气体，保证系统校准及连续监测过程中检漏系统能连续可靠校准；

2.突破传统总漏率测试中只能在初始和终止时刻分别测试初值及终值的程序，扩大采集样本量，连续长时间实时监测总漏率变化；

3.连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值与标气值的差值，监测软件前台程序完成采样，后台程序数据处理；

4.连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值与标气值的差值，采用最小二乘法计算出差值的斜率和方差，剔除随机误差；

5.根据合成标准不确定度评价方法，计算分析总漏率的合成不确定度，形成总漏率与可靠性评价数据。

附图说明

图1是航天器总漏率实时监测方法中样气值与标气值连续采样结果示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

本发明的航天器总漏率实时监测方法通过在检漏过程中使用的检漏仪及连接一体的检漏系统连续稳定运行并实时校准，借助取样方式连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值与标气值的差值，最后根据最小二乘法原理计算出样气值与标气值差值的斜率和方差，与标准漏率线性化比较计算获得航天器总漏率。

具体来说，本发明的航天器总漏率实时监测方法包括产品进收集室、检漏系统校准、总漏率实时监测、放样、数据处理计算和产品出收集室六个步骤。

其中，产品进收集室步骤，被测航天器充入工作压力的氦气并稳定后，开收集室空气锁，密封带抽至一定真空度后开收集室大门，将航天器推进收集室，密封收集室大门并给密封带充气，开启循环风机让收集室内气体混合均匀；检漏系统校准步骤，连接计算机监测系统并启动监测软件，监测软件为LabView开发的程序，保证检漏仪开机并稳定运行后，打开标准气并调节出口流量至1L/min，调节零点，点击计算机监测软件“校准”按钮，保证检漏系统反应漏率为4.0×10^-8Pa.m³/s；总漏率实时监测步骤，开启收集室取样循环泵，点击监测软件“开始”按钮，连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值与标气值的差值。放样步骤，通过取放样控制台对收集室按标准漏率1.0×10^-4pa.m³/s放样高纯氦气，开启收集室循环风机5min，点击监测软件“放样”按钮，连续监测至少5min；数据处理计算步骤，测试结束后，关闭循环风机和循环泵，关闭标准气，点击监测软件“计算”按钮，根据公式(1)设计好计算软件并通过计算机自动计算出航天器总漏率。其中，公式(1)如下：

$Q=\frac{\mathrm{Kgt}}{\mathrm{\ΔU}}g{Q}_0---\left(1\right)$

式(1)中，Q为总漏率，K为样气值与标气值差值(Q_nj-Q_ni)最小二乘法计算斜率值，ΔU为放样稳定后终止时刻与放样前漏率反应差值，Q₀为放样气体量相对应的标准漏孔漏率值(一般为1.0×10^-4pa.m³/s)，自动计算出航天器总漏率及合成不确定度；产品出收集室步骤，关闭收集室密封带充气阀，打开空气锁，密封带抽真空，打开收集室大门，产品出收集室，对收集室排氦气至标准浓度。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种航天器总漏率实时监测的方法，包括以下流程：

1)产品进收集室：被测航天器充入工作压力的氦气并稳定后，打开收集室空气锁，密封带抽真空后开收集室大门，将航天器推进收集室，密封收集室大门并给密封带充气，开启循环风机让收集室内气体混合均匀；

2)检漏系统校准：连接计算机监测系统并启动监测软件，监测软件为LabView开发的程序，保证检漏仪开机并稳定运行后，打开标准气并调节出口流量至1L/min，调节检漏系统零点，点击计算机监测软件“校准”按钮，保证检漏系统反应漏率为4.0×10^-8Pa.m³/s；

3)总漏率实时监测：开启收集室取样循环泵，点击监测软件“开始”按钮，连续监测样气值(收集室值)和标气值并获得每一时刻样气值Q_nj与标气值Q_ni的差值(Q_nj-Q_ni)，根据最小二乘法原理计算出样气值与标气值差值(Q_nj-Q_ni)的斜率和方差，

4)放样：通过取放样控制台对收集室按一定标准漏率放样高纯氦气，开启收集室循环风机5min，点击监测软件“放样”按钮，连续监测至少5min

5)数据处理计算：测试结束后，关闭循环风机和循环泵，关闭标准气，点击监测软件“计算”按钮，按公式(1)计算出航天器总漏率，

$Q=\frac{\mathrm{Kgt}}{\mathrm{\ΔU}}g{Q}_0---\left(1\right)$

式(1)中，Q为总漏率，K为样气值与标气值差值(Q_nj-Q_ni)最小二乘法计算斜率值，ΔU为放样稳定后终止时刻与放样前漏率反应差值，Q₀为放样气体量相对应的标准漏孔漏率值，t为连续采样总时间；

6)产品出收集室：关闭收集室密封袋充气阀，打开空气锁，密封袋抽真空，打开收集室大门，产品出收集室，对收集室排氦气至标准浓度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一定标准漏率为1.0×10^-4Pa.m³/s。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准漏孔漏率值为1.0×10^-4Pa.m³/s。

Images