CN104237142B - 材料放气对光学透过率影响分析试验系统 - Google Patents

材料放气对光学透过率影响分析试验系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，包括真空环境单元、材料放气单元、污染沉积量测试单元及光学透过率取样分析单元。本发明的材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，能够快速建立空间真空环境，针对各类非金属材料，开展不同放气温度环境、不同沉积温度环境及不同污染物量级污染物对光学表面透过率影响的测试分析。

Description

材料放气对光学透过率影响分析试验系统
技术领域
本发明专利主要涉及一种针对材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，能够精确、快速实现不同量级污染物对光学透过率的影响分析。
背景技术
航天器在轨运行过程中，真空环境和冷热环境会导致航天器上采用的各类非金属材料出气，这些放出的有机分子污染物会沉积在温度较低的航天器表面。污染物沉积会对航天器的敏感器件光学性能产生影响，如影响光学表面的透过率性能等。
分析航天器非金属材料出气污染物对光学透过率的影响。需要建立空间真空环境，针对各类非金属材料，开展不同放气温度环境、不同沉积温度环境及不同污染物量级污染物对光学表面透过率影响的测试分析方法。
目前进行材料放气对光学透过率影响分析试验，通常是在真空环境中，对材料加热放气，同时采用光学试片进行污染物取样，使用电子天平，对试验前后的光学试片进行称重，获取取样污染物的量级；此种方法无法实时监测表面沉积污染物量级，只能通过多次试验的经验估计污染物量级；且无法分析微小量级污染物对光学透过率影响；而且采取的污染量测试方法有可能受人为、环境因素影响，造成测量误差较大。
本方法采用了污染沉积量测试单元，包括污染量测试传感器、连接线缆、污染量数据采集系统和温控平台，能够实现沉积表面的温度控制，同时实时、精确测量表面污染沉积量，控制分析的污染量级，能够高效、准确实现材料放气对光学透过率影响分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，该系统能够进行不同试验条件下的分析试验。本发明的另一目的还提供了一种材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验方法。
为了解决上述问题，本发明的技术解决方案如下：
本发明的材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，包括真空环境单元、材料放气单元、污染沉积量测试单元及光学透过率取样分析单元，真空环境单元由用于提供真空环境的带抽气系统的真空罐体组成；材料放气单元包括材料放气盒、加热单元、温度测试单元(测温单元)、连接线缆及温控单元控制系统，用于实现不同的材料放气温度环境；材料放气盒设置在真空罐体内，材料放气盒外部包裹加热单元，材料放气盒内部设置测温单元，测温单元和加热单元通过连接线缆与真空罐体外的温控单元控制系统电连接，以根据测温单元测量的温度对加热单元进行控制来控制材料放气盒到试验温度；污染沉积量测试单元包括污染量测试传感器、连接线缆、污染量数据采集系统和温控平台，用于精确测量表面污染沉积量，控制分析的污染量级。光学透过率取样分析单元为光学取样试片，用于取样材料放气污染物，进行透过率损失测试分析。材料放气盒正对的真空罐体内部下方设置有温控平台，温控平台与低温冷却循环泵连接，通过低温冷却循环泵实现平台的温度控制；温控平台上表面设置污染量测试传感器和光学取样试片，污染量测试传感器通过污染沉积量测试单元连接线缆与真空罐体外部的污染量数据采集系统连接。其中污染量测试传感器例如可以是ZL 2008 10188072.8中所述的污染量测试传感器，用于将沉积污染物质量信号转换为频率信号，实现沉积污染物质量传感；污染量数据采集系统也是已知的，例如参见2008 1 0188073.2所述，用于将污染量测试传感器频率数据采集存储，实现污染量的测试。
其中，材料放气盒外部包裹加热单元，加热单元为加热片或者加热电阻。
其中，测温单元为热电偶或者铂电阻。
其中，污染沉积量测试单元及光学透过率取样分析单元(光学取样试片)对称安装于温控平台上。
其中，污染沉积量测试单元采用石英晶体微量天平，例如参见ZL 2008 1 0188072.8所述的天平，污染量数据采集系统采用石英晶体微量天平集成控制器装置，例如参见2008 1 0188073.2所述；光学透过率取样分析单元采用光学取样试片。
其中，温控平台采用低温冷却循环泵实现沉积面的温度控制。
本发明的材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，能够快速建立空间真空环境，针对各类非金属材料，开展不同放气温度环境、不同沉积温度环境及不同污染物量级污染物对光学表面透过率影响的测试分析。
附图说明
图1是本发明的材料放气对光学透过率影响分析试验单元的结构示意图。
其中，11-真空罐体，12-材料放气盒，13-加热单元，14-测温单元，15-材料放气温控单元连接线缆，16-材料放气温控单元控制系统，17-污染沉积量测试单元，18-温控平台，19-污染沉积量测试单元连接线缆，110-污染量数据采集系统，111-光学透过率取样分析单元(光学取样试片)，112-连接水管，113-低温冷却循环泵。
具体实施方式
本发明的材料放气对光学透过率影响分析试验系统包括真空环境单元、材料放气单元、污染沉积量测试单元及光学透过率取样分析单元组成。图1显示了材料放气对光学透过率影响分析试验系统。该分析试验单元包括如下结构，材料放气盒12放置于真空罐体11中，材料放气盒12外部包裹加热单元13，加热单元13可采用加热片或者加热电阻等。测温单元14放置于材料放气盒12中，可采用热电偶或者铂电阻等。材料放气盒12的放气口朝向温控平台18方向。加热单元13和测温单元14通过连接线缆15与控制系统16连接，用于实现不同的材料放气温度环境。污染沉积量测试单元17及光学透过率取样分析单元111对称安装于温控平台18上，污染沉积量测试单元17采用石英晶体微量天平，光学透过率取样分析单元111采用光学试片。温控平台18通过连接水管112与低温冷却循环泵113连接，用于控制温控平台表面温度，实现污染沉积量测试单元17及光学透过率取样分析单元111的温度控制；污染沉积量测试单元17通过连接线缆19与污染量数据采集系统110连接，用于实时测量材料放气污染物表面沉积量。
本方法进行操作时，首先将光学透过率取样分析单元111，使用光谱仪进行初始透过率测试，然后将光学透过率取样分析单元111与污染沉积量测试单元17对称安装于温控平台18上，将材料放置于放气盒12中，将真空罐体11抽真空至优于7×10-3Pa，将低温冷却循环泵113设定到指定温度，低温冷却循环泵113中的冷却液通过连接水管112进入温控平台18中，将温控平台18控制到指定温度，从而将温控平台18表面安装的污染沉积量测试单元17及光学透过率取样分析单元111控制到指定沉积温度；使用材料放气温控单元控制系统将材料放气盒12温度控制到要求的放气温度，材料放气污染物沉积到对称放置的污染沉积量测试单元17及光学透过率取样分析单元111，污染沉积量测试单元17将污染量信息转化为频率信号，通过连接线缆19，由污染量数据采集系统110实时测试污染沉积量，根据其测试结果获得光学透过率取样分析单元111表面沉积量，在达到需求的污染量级后，向真空环境通入氮气进行复压，打开真空室取出光学透过率取样分析单元111，使用光谱仪测试光学透过率取样分析单元111的试验后透过率，由试验前后透过率差值确定透过率损失结果。由污染量数据采集系统110实时测试污染沉积量，并测试其对应的透过率损失，从而获得不同污染物量级对光学表面透过率的影响结果。
本发明的非金属材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验方法，在真空环境中，非金属材料放气单元实现出气温度环境，材料放气污染物沉积在表面，利用污染沉积量测试单元精确获得表面沉积污染量，对光学透过率取样分析单元进行透过率损失测试。该方法能够通过非金属材料放气单元，实现不同的放气温度环境，能够通过温控平台，实现不同的沉积温度环境。有效实现不同量级污染量对透过率损失影响分析。
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，我们可以根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 (7)

1.材料放气组分沉积污染物对光学透过率影响的分析试验系统，包括真空环境单元、材料放气单元、污染沉积量测试单元及光学透过率取样分析单元，真空环境单元由用于提供真空环境的带抽气系统的真空罐体组成；材料放气单元包括材料放气盒、加热单元、温度测试单元(测温单元)、连接线缆及温控单元控制系统，用于实现不同的材料放气温度环境；材料放气盒设置在真空罐体内，材料放气盒外部包裹加热单元，材料放气盒内部设置测温单元，测温单元和加热单元通过连接线缆与真空罐体外的温控单元控制系统电连接，以根据测温单元测量的温度对加热单元进行控制来控制材料放气盒到试验温度；污染沉积量测试单元包括污染量测试传感器、连接线缆、污染量数据采集系统和温控平台，用于精确测量表面污染沉积量，控制分析的污染量级，光学透过率取样分析单元为光学取样试片，用于取样材料放气污染物，进行透过率损失测试分析，材料放气盒正对的真空罐体内部下方设置有温控平台，温控平台与低温冷却循环泵连接，通过低温冷却循环泵实现平台的温度控制；温控平台上表面设置污染量测试传感器和光学取样试片，污染量测试传感器通过污染沉积量测试单元连接线缆与真空罐体外部的污染量数据采集系统连接，其中污染量测试传感器用于将沉积污染物质量信号转换为频率信号，实现沉积污染物质量传感；污染量数据采集系统用于将污染量测试传感器频率数据采集存储，实现污染量的测试。
2.如权利要求1所述的分析试验系统，其中，加热单元为加热片或者加热电阻。
3.如权利要求1所述的分析试验系统，其中，测温单元为热电偶或者铂电阻。
4.如权利要求1所述的分析试验系统，其中，污染沉积量测试单元及光学透过率取样分析单元对称安装于温控平台上。
5.如权利要求1所述的分析试验系统，其中，污染沉积量测试单元采用石英晶体微量天平，污染量数据采集系统采用石英晶体微量天平集成控制器装置；光学透过率取样分析单元采用光学取样试片。
6.如权利要求1-5任一项所述的分析试验系统，其中，温控平台采用低温冷却循环泵实现沉积面的温度控制。
7.如权利要求1-5任一项所述的分析试验系统，其中，材料放气盒为非金属材料放气盒。
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