CN106679895B - 应用于大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统 - Google Patents

应用于大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统。该系统主要包括检漏模块、辅助抽气模块、自动控制及数据采集分析模块。检漏模块主要由氦质谱检漏仪、检漏阀、漏孔分级采样装置组成；辅助抽气模块主要由无油分子泵组、真空测量装置及连接管道组成，其中分子泵通过高真空插板阀与容器进行隔离；自动控制及数据采集分析模块由自动检漏控制、数据采集、人机交互部分组成。其中自动检漏控制按照最优逻辑进行设备自动控制；数据采集通过可编写的通讯协议用于采集各种数据；人机交互用于显示系统运行状态并且根据试验需求处理数据自动生成报表。

Description

应用于大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统
技术领域
本发明涉及空间环境地面模拟试验技术领域，具体来说，涉及一种针对大型空间环境模拟器的在线自动检漏及漏率测试系统，也涉及一种利用该检漏及漏率测试系统的检漏方法。
背景技术
大型空间环境模拟器主要模拟空间的真空、冷黑等环境，用于卫星、飞船等航天器进行热真空试验、热平衡试验的地面设备。漏率指标是空间环境模拟器试验的重要参数之一，由于试验状态不同，要求经常拆装部分可拆密封接口，因此发明的检漏及漏率自动测试系统和检漏方法正是为满足这一需要而创造的。另外，在试验中经常有充氦的试验件，可以根据其特点，同时完成对该试验件整体漏率的定量测试功能。
我国现有空间环境模拟器的检漏系统仅仅能实现检漏功能，需要操作人员记录检漏仪上的实测数据，后续经过数据整理计算得出实际漏率数值，由操作人员出具检漏报告，这一过程比较繁琐，对数据的准确性需要校核。而且，对于充氦试验件整体漏率定量测试的要求，无法及时精确体现。
因此检漏系统需要实现全自动化控制，在线测试，快速且高精度地完成所有数据的及时采集、计算、报表生成，确立一种检漏及漏率自动测试系统和检漏方法是非常必要的。
本发明内容
本发明目的是提供一种应用于大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统，完成该系统的研制，可以在线自动进行对拆装接口及充氦试验件的漏率检测与比对，能够满足航天器及其部组件的地面模拟试验的检漏及测试充氦试件漏率的精确定量需要。
本发明的另一目的是提供一种利用该测试系统进行检漏的方法，以实现该系统的检漏及测试漏率的目的。
为了实现上述目的，本发明是由以下技术方案完成的：
大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统，主要针对大型空间环境模拟器的常规试验状态所需的拆装接口及充氦试验对象的特性，依据真空检漏原理构建组成，利用氦质谱检漏仪通过漏孔分级采样装置完成检漏及其漏率的精确定量测试。该系统主要包括检漏模块、辅助抽气模块、自动控制及数据采集分析模块。检漏模块主要由氦质谱检漏仪、检漏阀、漏孔分级采样装置组成，其中氦质谱检漏仪通过可调节阀门与辅助抽气部分的分子泵前级管路连接，漏孔分级采样装置安装在容器远离辅助抽气口的指定位置；辅助抽气模块主要由无油分子泵组、真空测量装置及连接管道组成，其中分子泵通过高真空插板阀与容器进行隔离，前级管路留有与检漏设备部分连接的接口；自动控制及数据采集分析模块由自动检漏控制、数据采集处理、人机交互及报表自动生成部分组成，其中自动检漏控制按照最优逻辑进行设备自动控制；数据采集处理通过通讯协议进行采集处理各种数据；人机交互及报表自动生成用于显示系统运行状态并且根据试验需求及时准确的采集真空度、漏率等数值，经过软件分析计算自动生成报表。
其中，适用于空间环境模拟器在真空、试验环境中，对空间模拟器上的所有拆装接口漏率、以及充氦试验件的整体漏率进行在线自动精确定量检测。
其中，大型空间环境模拟器为容积为50m3以上的真空容器。
其中，检漏阀为开度可调的电动阀门。
其中，漏孔分级采样装置由采样盒、分级微调装置、可调节阀门及不同漏率的标准漏孔组成。
其中，分子泵组为无油分子泵、无油干泵、分子泵前级阀门组成。
其中，检漏仪、泵和阀门都可通过人机交互完成检漏全过程的自动控制测量，并实现数据采集处理输出。
一种利用上述系统进行检漏的方法，包括以下步骤：
1)容器首先抽取真空到≤5×10-2Pa后，利用辅助抽气部分维持真空度；
2)启动检漏仪，开启并调节检漏阀开度大小，维持检漏仪正常工作状态；
3)根据试验需求，分阶段开启漏孔分级采样装置，采集校正漏孔的测试数据后，上位机软件计算得出系统的灵敏度，关闭截止阀；
4)进行检漏及漏率测试工作，采集实测漏率数值，自动计算出相应的实际漏率数值，输出定量报告。
其中整个检漏测试过程可全自动化控制，能够实现在操作人员控制下交互式工作，软件自动处理数据计算后生成报告。
本发明的优点是：在整个检漏及漏率测试过程中不需要手动操作及人工记录，只需要在上位机软件界面上设置好相应的参数即可完成在线检漏及漏率测试的功能，提高地面试验效率及精确度。另外，漏孔分级采样装置的设计可以满足不同漏率量级充氦试验件的精确定量的要求。
附图说明
图1是本发明漏率自动测试系统的结构示意图。
图2是本发明漏率自动测试系统中漏孔分级采样装置的结构示意图。
图3是本发明漏率自动测试系统方法的流程示意图。
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。
图1为本发明的漏率自动测试系统的结构示意图。大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统，主要针对大型空间环境模拟器的常规试验状态所需的拆装接口及充氦试验对象的特性，依据真空检漏原理构建组成，利用氦质谱检漏仪通过漏孔分级采样装置完成检漏及其漏率的精确定量测试。该系统主要包括检漏模块、辅助抽气模块、自动控制及数据采集分析模块。检漏模块主要由氦质谱检漏仪、检漏阀、漏孔分级采样装置组成，其中氦质谱检漏仪通过可调节阀门与辅助抽气部分的分子泵前级管路连接，漏孔分级采样装置安装在容器远离辅助抽气口的指定位置；辅助抽气模块主要由无油分子泵组、真空测量装置及连接管道组成，其中分子泵通过高真空插板阀与容器进行隔离，前级管路留有与检漏设备部分连接的接口；自动控制及数据采集分析模块由自动检漏控制、数据采集处理、人机交互及报表自动生成部分组成，其中自动检漏控制按照最优逻辑进行设备自动控制；数据采集处理通过通讯协议进行采集处理各种数据；人机交互及报表自动生成用于显示系统运行状态并且根据试验需求及时准确的采集真空度、漏率等数值，经过软件分析计算自动生成报表。
在一实施方式中，氦质谱检漏仪选择最小可检灵敏度优于5×10-11Pam3/s的设备，该指标的检漏仪满足空间环境模拟器在线检漏的需求，并且检漏仪开发了通讯接口，可以完成上位机对其无障碍的控制，实现测量数据精确的采集；检漏阀选择开度可调节的电动阀门；漏孔分级采样装置由采样盒、分级微调装置(通过设计有锥形螺纹通道微小改变流导大小控制标准漏孔漏率)、可调节阀门及不同漏率的标准漏孔组成，通过自动截止阀门安装在容器的远离辅助抽气口的指定位置，根据不同的试验需求开启对应阀门采集不同量级的标准漏孔的标称漏率。
数据采集分析计算主要包括以下几部分：
1)校正标准漏孔时，采集检漏仪最小信号、本地信号、测试信号等测试数据，根据公式1编程的计算软件，完成对系统最小可检漏率的计算值。
……………………………………………(1)
式中：Qmin最小可检漏率Pam3/s；
Qs标准漏孔标称漏率Pam3/s
In检漏仪最小信号
I0检漏仪本底信号；
Is标准漏孔测试信号；
2)进行检漏及漏率测试工作时，采集实测漏率数值，根据公式2编程的计算软件，自动计算出相应的实际漏率数值，输出生成报告。
………………………………………(2)
式中：Q实际漏率Pam3/s；
Qs标准漏孔标称漏率Pam3/s
I检漏仪实测信号
I0检漏仪本底信号；
Is标准漏孔测试信号；
D氦气浓度，采用喷吹法为50％。
其中整个检漏测试过程可全自动化控制，能够实现在操作人员控制下交互式工作，自动处理数据后生成报告。
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 (7)

1.大型空间环境模拟器的漏率自动测试系统，主要针对大型空间环境模拟器的常规试验状态所需的拆装接口及充氦试验对象的特性，依据真空检漏原理构建组成，利用氦质谱检漏仪通过漏孔分级采样装置完成检漏及其漏率的精确定量测试，该系统主要包括检漏模块、辅助抽气模块、自动控制及数据采集分析模块， 检漏模块主要由氦质谱检漏仪、检漏阀、漏孔分级采样装置组成，其中氦质谱检漏仪通过可调节阀门与辅助抽气部分的分子泵前级管路连接，漏孔分级采样装置安装在容器远离辅助抽气口的指定位置；辅助抽气模块主要由无油分子泵组、真空测量装置及连接管道组成，其中分子泵通过高真空插板阀与容器进行隔离，前级管路留有与检漏设备部分连接的接口；自动控制及数据采集分析模块由自动检漏控制、数据采集处理、人机交互及报表自动生成部分组成，其中自动检漏控制按照最优逻辑进行设备自动控制；数据采集处理通过通讯协议进行采集处理各种数据；人机交互及报表自动生成用于显示系统运行状态并且根据试验需求及时准确的采集真空度、漏率等数值，经过软件分析计算自动生成报表，其中，大型空间环境模拟器为容积为50m3以上的真空容器，漏孔分级采样装置由采样盒、分级微调装置、可调节阀门及不同漏率的标准漏孔组成，通过设计有锥形螺纹通道微小改变流导大小控制标准漏孔漏率。
2.如权利要求1所述的漏率自动测试系统，其中，适用于空间环境模拟器在真空、试验环境中，对空间模拟器上的所有拆装接口漏率、以及充氦试验件的整体漏率进行在线自动精确定量检测。
3.如权利要求1所述的漏率自动测试系统，其中，检漏阀为可调开度的电动阀门。
4.如权利要求1所述的漏率自动测试系统，其中，分子泵组为无油分子泵、无油干泵、分子泵前级阀门组成。
5.如权利要求1所述的漏率自动测试系统，其中，检漏仪、泵和阀门都可通过人机交互完成检漏全过程的自动控制测量，并实现数据采集处理输出。
6.利用权利要求1-5任一项所述的漏率自动测试系统进行检漏的方法，包括以下步骤：
1）容器首先抽取真空到≤5×10-2Pa后，利用辅助抽气部分维持真空度；
2）启动检漏仪，开启并调节检漏阀开度大小，维持检漏仪正常工作状态；
3）根据试验需求，分阶段开启漏孔分级采样装置，采集校正漏孔的测试数据后，上位机软件计算得出系统的灵敏度，关闭截止阀；
4）进行检漏及漏率测试工作，采集实测漏率数值，自动计算出相应的实际漏率数值，输出定量报告。
7.如权利要求6所述的方法，其中，整个检漏测试过程可全自动化控制，能够实现在操作人员控制下交互式工作，软件自动处理数据计算后生成报告。
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