CN114018792A - 一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法 - Google Patents
一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114018792A CN114018792A CN202111263287.3A CN202111263287A CN114018792A CN 114018792 A CN114018792 A CN 114018792A CN 202111263287 A CN202111263287 A CN 202111263287A CN 114018792 A CN114018792 A CN 114018792A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- simulator
- irradiation
- sample
- temperature
- vacuum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 238000010998 test method Methods 0.000 title description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 23
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 74
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/004—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light to light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/002—Test chambers
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本发明提供一种空间环境多因素协同试验装置，包括空间环境模拟系统(1)、真空辐照室(2)、紫外辐照强度测量系统(3)和控制系统(4)。本发明还提供一种如上所述的空间环境多因素协同试验装置的测试方法。本发明的空间环境多因素协同试验装置，集成度高，最多可进行原子氧辐照/近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间因素综合辐照协同试验，具有很好的灵活性；可实现对综合辐照试验中原子氧束流密度及均匀性、近紫外辐照强度及均匀性、温度循环温度和真空模拟系统的真空度进行测量，保障综合辐照试验数据的准确性。
Description
技术领域
本发明属于材料科学研究领域，涉及空间材料科学技术领域，更具体地，涉及一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法。
背景技术
航天器在低地球轨道运行期间面临的空间环境主要包括原子氧、太阳电磁波辐照、真空、温度循环等。其中原子氧具有氧化性，会引发材料光学、力学和热学等物性的变化，其对材料的危害远比其他环境因素严重得多。各因素间存在协同效应，比如温度循环会导致材料表面形成裂纹等缺陷，为原子氧进入材料内部提供通道，加重原子氧对材料的氧化、剥蚀，使原子氧对材料的破坏作用更加严重。
由于各因素间存在协同效应，因此仅依靠单一因素试验结果的累加，无法准确揭示材料在空间中的性能变化情况。需通过空间环境多因素协同试验来研究针对不同材料各因素间具体的协同作用效果，为准确预测材料在空间中性能的变化提供依据。国内外对空间环境中各因素对材料的协同试验装置主要为两个或三个因素的综合环境，原子氧、真空紫外辐照、近紫外辐照、温度循环和真空多因素协同试验装置较少。现有对紫外太阳模拟器辐照强度的监测方式主要为通过测量经紫外辐照太阳电池输出电流值来表示。该方法存在太阳能电池在辐照室内经长期紫外辐照后易损坏，引起测量误差的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法，该测试装置能够应用于低轨卫星、低轨长寿命航天器等航天领域中的热控材料、薄膜材料、太阳能电池等的低地球轨道空间环境多因素协同地面模拟试验。
第一个方面，本发明提供一种空间环境多因素协同试验装置，包括空间环境模拟系统(1)、真空辐照室(2)、紫外辐照强度测量系统(3)和控制系统(4)；其中，
所述空间环境模拟系统(1)包括原子氧辐照模拟器(1-1)、近紫外辐照模拟器(1-2)、远紫外辐照模拟器(1-3)、温度循环模拟器(1-4)和真空环境模拟器(1-5)；所述原子氧辐照模拟器(1-1)位于所述真空辐照室(2)的上方，所述近紫外辐照模拟器(1-2)和远紫外辐照模拟器(1-3)位于所述真空辐照室(2)的左右两侧；所述温度循环模拟器(1-4)包括可快速升温的加热器(1-4-1)和可快速降温的冷盘(1-4-2)；所述真空环境模拟器(1-5)包括分子泵、干泵组和真空计，位于所述真空辐照室(2)的后方；
所述真空辐照室(2)为密闭腔体，包括低温热沉(2-1)、样品台(2-2)、测温装置(2-3)和样品(2-4)；所述低温热沉(2-1)位于所述真空辐照室(2)的内壁上；所述样品台(2-2)包括用于调整样品(2-4)高度的升降装置和用于提高样品(2-4)各因素辐照均匀性的旋转装置；所述测温装置(2-3)包括用于监控所述真空辐照室(2)内环境温度的温度传感器1(2-3-1)和用于监控样品(2-4)温度的温度传感器2(2-3-2)；
所述紫外辐照强度测量系统(3)包括辐照度计(3-1)、光纤光谱仪(3-2)和光纤(3-3)；所述辐照度计(3-1)用于测量近紫外模拟器(1-2)与所述真空辐照室(2)相连接的窗口处和所述样品(2-4)表面紫外辐照强度；所述光纤(3-3)的探测端固定在所述样品台(2-2)，另一端与所述光纤光谱仪(3-2)连接，用于测量辐照在样品表面的紫外辐照波段范围、强度及能量分布光谱；
所述控制系统(4)包括相互连接的计算机(4-1)和工控机(4-2)，所述工控机(4-2)通过数据传输线与各模拟器连接，所述计算机(4-1)利用通讯信号采集与工控机(4-2)集成控制各因素模拟试验的工作参数。
在本发明中，所述空间环境多因素协同试验装置可进行原子氧辐照、近紫外辐照、远紫外辐照、温度循环和真空环境模拟单因素空间环境模拟试验，也可进行二至五种因素综合辐照试验，例如原子氧/温度循环/真空环境、近紫外辐照/温度循环/真空环境、远紫外辐照/温度循环/真空环境、近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境、原子氧/近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间环境协同试验；在不进行温度循环试验过程中，通过冷水机对样品进行降温，使其温度在10℃～35℃范围内可控。
优选地，所述样品(2-4)固定在所述温度循环模拟器(1-4)上，所述温度循环模拟器(1-4)固定在所述样品台(2-2)上。
优选地，所述样品(2-4)直接固定在所述样品台(2-2)上，所述温度循环模拟器(1-4)固定在相对于所述样品(2-4)的所述样品台(2-2)的另一面上。
优选地，所述真空辐照室(2)的腔体的竖截面为六边形结构。
优选地，所述原子氧辐照模拟器(1-1)垂直辐照样品(2-4)，所述近紫外辐照模拟器(1-2)和远紫外辐照模拟器(1-3)以一定角度辐照样品(2-4)；三个模拟器的辐照面在所述样品(2-4)表面相交，所述原子氧辐照模拟器(1-1)和近紫外辐照模拟器(1-2)在所述样品(2-4)上的共同辐照面为大于直径150mm的圆形。
优选地，所述原子氧辐照模拟器(1-1)辐照在所述样品(2-4)上的原子氧束流密度在1014-1016Atom/(cm2·s)范围内连接可调；所述近紫外辐照模拟器(1-2)辐照在所述样品(2-4)上的辐照强度在50-800W/m2范围内连续可调；所述温度循环模拟器(1-4)的温度在-150℃-200℃范围内连续可调，可使所述样品(2-4)在20-60分钟内完成从-150℃升温至200℃再降温至-150℃的高低温循环过程；所述真空环境模拟系统(1-5)可模拟9×10-5以下的真空度。
优选地，所述空间环境多因素协同试验装置最多可进行原子氧/温度循环/真空环境、近紫外辐照/温度循环/真空环境、远紫外辐照/温度循环/真空环境、近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境、原子氧/近紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间环境协同试验。
优选地，所述低温热沉(2-1)外接制冷机，温度控制再-30℃-130℃温度范围内。
优选地，所述近紫外辐照模拟器(1-2)发出的近紫外光为准直平行光。
第二个方面，本发明还提供一种如上所述的空间环境多因素协同试验装置的测试方法，包括如下步骤：
S1、试验前对原子氧束流密度进行标定；
S2、试验前使用辐照度计分别测量窗口处和样品处的紫外辐照强度，使用光纤光谱仪测得样品处的紫外辐照强度和能量分布光谱曲线；
S3、将样品放入真空辐照室内，将样品台升高至试验位置；
S4、开启真空环境模拟器、原子氧辐照模拟器、近紫外辐照模拟器、远紫外辐照模拟器和温度循环模拟器；
S5、在试验过程中，对近紫外辐照强度及均匀性、温度循环温度变化、辐照室真空度进行监测。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的空间环境多因素协同试验装置，集成度高，最多可进行原子氧辐照/近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间因素综合辐照协同试验，具有很好的灵活性。
(2)本发明的空间环境多因素协同试验装置，可实现对综合辐照试验中原子氧束流密度及均匀性、近紫外辐照强度及均匀性、温度循环温度和真空模拟系统的真空度进行测量，保障综合辐照试验数据的准确性。
(3)本发明的空间环境多因素协同试验装置，采用计算机软件对综合辐照试验中各参数进行控制，并可对仪器运行状态进行监控，操作简单且能及时发现试验过程中的问题。
(4)本发明的空间环境多因素协同试验装置，样品台的旋转功能使原子氧辐照和紫外辐照均匀性更好；温度循环模拟系统能在短时间内实现较大范围的温度变化，能满足空间材料温度循环模拟试验的需要。
附图说明
图1为本发明的空间环境多因素协同试验装置的结构示意图。
图2为本发明的空间环境多因素协同试验装置的样品夹具的底板结构示意图。
图3为本发明的空间环境多因素协同试验装置的样品夹具的盖板结构示意图。
附图标记：
1为空间环境模拟系统，1-1为原子氧辐照模拟器，1-2为近紫外辐照模拟器，1-3为远紫外辐照模拟器，1-4为温度循环模拟器，1-4-1为加热器，1-4-2为冷盘，1-5为真空环境模拟器；2为辐照室，2-1为低温热沉，2-2为低温样品台，2-3为测温装置，2-3-1为温度传感器1，2-3-2为温度传感器2，2-4为样品；3为近紫外辐照强度测量系统，3-1为辐照度计，3-2为光纤光谱仪，3-3为光纤；4为控制系统，4-1为计算机，4-2为工控机。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
图1为本发明一实施形态的空间环境多因素协同试验装置的结构示意图。如图1所示，本实施形态的测试装置主要包括空间环境模拟系统(1)、辐照室(2)、紫外辐照强度测量系统(3)和控制系统(4)。
所述空间环境模拟系统(1)，包括原子氧辐照模拟器(1-1)、近紫外辐照模拟器(1-2)、远紫外辐照模拟器(1-3)、温度循环模拟器(1-4)和真空环境模拟器(1-5)。原子氧辐照模拟器(1-1)位于辐照室的正上方，垂直辐照样品(2-4)，近紫外辐照模拟器(1-2)和远紫外辐照模拟器(1-3)位于辐照室的左右两侧，以一定角度照射辐照样品(2-4)，紫外辐照模拟器(1-2)发出的近紫外光为准直平行光。三个模拟器的辐照在样品(2-4)表面相交，原子氧辐照模拟器与近紫外辐照模拟器共同辐照面为直径大于150mm的圆形，能覆盖样品台。温度循环模拟器(1-4)包括可快速升温的加热器(1-4-1)及可快速降温的冷盘(1-4-2)，固定在低温样品台(2-2)上。真空环境模拟器(1-5)由分子泵和干泵组成，位于辐照室(2)的正后方。
通过调整原子氧源辐照模拟器中磁场电源功率及氧气流量使原子氧辐照模拟器(1-1)辐照在所述样品(2-4)上的原子氧束流密度在1014-1016Atom/(cm2·s)(例如8×1015Atom/(cm2·s))范围内连接可调。通过调整近紫外辐照模拟器电源功率大小使近紫外辐照模拟器(1-2)辐照在所述样品(2-4)上的辐照强度在50-800W/m2(例如364W/m2)范围内连续可调；通过设定加热器加热功率及制冷机流速使温度循环模拟器(1-4)的温度在-150℃-200℃范围内连续可调，可使所述样品(2-4)在20-60分钟内完成从-150℃升温至200℃再降温至-150℃的高低温循环过程；所述真空环境模拟系统(1-5)可模拟9×10-5以下的真空度。在一个实施方法中，远紫外辐照模拟器(1-3)采用氘灯，加热器1-4-1采用电加热器，可根据需要设定加热速率及目标温度，冷盘1-4-2采用液氮制冷，样品降温至-120℃，样品在30分钟内完成从-120℃升温至150℃再降温至最低-120℃的一个温度循环循环过程。真空环境模拟系统(1-5)可模拟9×10-5以下的真空度，例如5×10-4Pa的真空度。
辐照室(2)为六边形密闭腔体，包括低温热沉(2-1)、低温样品台(2-2)、测温装置(2-3)和样品(2-4)。低温热沉(2-1)位于真空辐照室(2)内真空环境模拟系统(1-5)内壁，外接制冷机，将其温度控制在-100℃，模拟黑冷环境，并可吸附分解物，避免污染待测样品和试验装置，保护真空环境模拟器(1-5)。样品台(2-2)可升降用于调整样品的高度，可旋转用于提高各因素辐照均匀性。测温装置(2-3)包括用于监控辐照室(2)内环境温度的温度传感器1(2-3-1)和用于监控样品(2-4)的温度的温度传感器2(2-3-2)，本示例中，温度传感器为标准铂电阻温度计，测温范围为-196℃～660℃。
近紫外辐照强度测量系统(3)，包括辐照度计(3-1)、光纤光谱仪(3-2)和光纤(3-3)；辐照度计(3-1)用于测量近紫外模拟器(1-2)与真空辐照室(2)相连的窗口处和样品表面近紫外辐照强度，用于在综合辐照试验过程中监控近紫外辐照强度变化；光纤(3-3)探测端固定在样品台(2-2)，另一端与光纤光谱仪(3-2)相连，用于测量辐照在样品表面的近紫外波段范围、强度及能量分布光谱。
控制系统(4)包括计算机(4-1)和工控机(4-2)，计算机(4-1)与工控机(4-2)相连。PLC工控机(4-2)通过数据传输线与各模拟器相连，计算机(4-1)利用通讯信号采集与监控工控机(4-2)集成控制各因素模拟试验的工作参数。
在进行近紫外辐照试验之前，使用光纤光谱仪、光纤探头确定辐照强度及能量分布光谱。使用辐照度计对不同位置紫外辐照强度进行测量，获得辐照强度均匀性性及样品台辐照强度与窗口处辐照强度的关系因子。
在进行原子氧辐照试验之前，使用测量聚酰亚胺样品质损的方式对原子氧束流密度及均匀性进行标定。
本实施形态中，空间环境多因素协同试验装置可进行原子氧/温度循环/真空环境、近紫外辐照/温度循环/真空环境、远紫外辐照/温度循环/真空环境、近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境、原子氧/近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间环境协同试验。
针对现有技术中低轨空间环境模拟装置与方法的不足，本发明设计的空间综合辐照试验装置将原子氧辐照、近紫外辐照、远紫外辐照、温度循环和真空环境集合于一体，实现原子氧辐照/近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境同时进行。
一种如上所述的空间环境多因素协同试验装置的测试方法，包括如下步骤：
S1、试验前对原子氧束流密度进行标定；
S2、试验前使用辐照度计分别测量窗口处和样品处的紫外辐照强度，使用光纤光谱仪测得样品处的紫外辐照强度和能量分布光谱曲线；
S3、将样品放入真空辐照室内，将样品台升高至试验位置；
S4、开启真空环境模拟器、原子氧辐照模拟器、近紫外辐照模拟器、远紫外辐照模拟器和温度循环模拟器；
S5、在试验过程中，对近紫外辐照强度及均匀性、温度循环温度变化、辐照室真空度进行监测。
在进行近紫外辐照试验前，开启近紫外辐照模拟器，采用光纤光谱仪对近紫外光源在200～400nm光谱范围内辐照在样品表面的能量分布及总辐照强度进行测量。使用近紫外辐照度计在近紫外辐照模拟器窗口处对近紫外光源在200～400nm波长范围内的辐照强度进行测试。通过对两者测试结果的比对，实现在紫外辐照过程中，使用辐照度计在窗口的测试结果推算样品表面200～400nm波段紫外辐照强度的近似实时监测。
本发明的一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法的优点为：
(1)本发明的空间环境多因素协同试验装置，集成度高，最多可进行原子氧辐照/近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间因素综合辐照协同试验，具有很好的灵活性。
(2)本发明的空间环境多因素协同试验装置，可实现对综合辐照试验中原子氧束流密度及均匀性、近紫外辐照强度及均匀性、温度循环温度和真空模拟系统的真空度进行测量，保障综合辐照试验数据的准确性。
(3)本发明的空间环境多因素协同试验装置，采用计算机软件对综合辐照试验中各参数进行控制，并可对仪器运行状态进行监控，操作简单且能及时发现试验过程中的问题。
(4)本发明的空间环境多因素协同试验装置，样品台的旋转功能使原子氧辐照和紫外辐照均匀性更好；温度循环模拟系统能在短时间内实现较大范围的温度变化，能满足空间材料温度循环模拟试验的需要。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1：
利用图1所示实施形态的测试装置对一种改性聚酰亚胺薄膜材料进行原子氧/近紫外/远紫外/温度循环/真空综合辐照协同试验。具体地，本实施形态中，对于薄膜样品其夹具如图2和图3所示，分为如图2所示的底板和如图3所示的盖板两部分，底板上有凸起与盖板上的凹槽相对应。将薄膜样品放置在底板凸起围成的辐照区域内，将盖板和底板固定，并将样品夹具固定在温度循环模拟器上方。
具体测试步骤如下：
步骤1、试验前对紫外辐照强度和均匀性，原子氧束流密度及均匀性进行标定；
步骤2、将待试验样品放置在样品夹具底板内，将样品夹具固定在温度循环模拟器上；将样品升高至辐照位置，关闭辐照室，打开真空环境模拟器；
步骤3、打开原子氧辐照模拟器、近紫外辐照模拟器、远紫外辐照模拟器对样品进行综合辐照试验，打开液氮开关对样品进行降温，待冷却至目标温度时，关闭液氮开关，使用计算机设定温度循环模拟器中电加热器目标温度及升温速率，待样品温度达到设定温度后，关闭电加热器，打开液氮开关，实现样品温度在-150℃～150℃范围内的循环变化；
步骤4、在综合辐照试验过程中，使用近紫外辐照度计定时在窗口位置对近紫外辐照强度进行监测；
步骤5、试验结束，依次关闭原子氧辐照模拟器、近紫外辐照模拟器、远紫外辐照模拟器、温度循环模拟器和真空环境模拟器。
在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。
Claims (10)
1.一种空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，包括空间环境模拟系统(1)、真空辐照室(2)、紫外辐照强度测量系统(3)和控制系统(4)；其中，
所述空间环境模拟系统(1)包括原子氧辐照模拟器(1-1)、近紫外辐照模拟器(1-2)、远紫外辐照模拟器(1-3)、温度循环模拟器(1-4)和真空环境模拟器(1-5)；所述原子氧辐照模拟器(1-1)位于所述真空辐照室(2)的上方，所述近紫外辐照模拟器(1-2)和远紫外辐照模拟器(1-3)位于所述真空辐照室(2)的左右两侧；所述温度循环模拟器(1-4)包括可快速升温的加热器(1-4-1)和可快速降温的冷盘(1-4-2)；所述真空环境模拟器(1-5)包括分子泵、干泵组和真空计，位于所述真空辐照室(2)的后方；
所述真空辐照室(2)为密闭腔体，包括低温热沉(2-1)、样品台(2-2)、测温装置(2-3)和样品(2-4)；所述低温热沉(2-1)位于所述真空辐照室(2)的内壁上；所述样品台(2-2)包括用于调整样品(2-4)高度的升降装置和用于提高样品(2-4)各因素辐照均匀性的旋转装置；所述测温装置(2-3)包括用于监控所述真空辐照室(2)内环境温度的温度传感器1(2-3-1)和用于监控样品(2-4)温度的温度传感器2(2-3-2)；
所述紫外辐照强度测量系统(3)包括辐照度计(3-1)、光纤光谱仪(3-2)和光纤(3-3)；所述辐照度计(3-1)用于测量近紫外模拟器(1-2)与所述真空辐照室(2)相连接的窗口处和所述样品(2-4)表面紫外辐照强度；所述光纤(3-3)的探测端固定在所述样品台(2-2)，另一端与所述光纤光谱仪(3-2)连接，用于测量辐照在样品表面的紫外辐照波段范围、强度及能量分布光谱；
所述控制系统(4)包括相互连接的计算机(4-1)和工控机(4-2)，所述工控机(4-2)通过数据传输线与各模拟器连接，所述计算机(4-1)利用通讯信号采集与工控机(4-2)集成控制各因素模拟试验的工作参数。
2.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述样品(2-4)固定在所述温度循环模拟器(1-4)上，所述温度循环模拟器(1-4)固定在所述样品台(2-2)上。
3.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述样品(2-4)直接固定在所述样品台(2-2)上，所述温度循环模拟器(1-4)固定在相对于所述样品(2-4)的所述样品台(2-2)的另一面上。
4.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述真空辐照室(2)的腔体的竖截面为六边形结构。
5.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述原子氧辐照模拟器(1-1)垂直辐照样品(2-4)，所述近紫外辐照模拟器(1-2)和远紫外辐照模拟器(1-3)以一定角度辐照样品(2-4)；三个模拟器的辐照面在所述样品(2-4)表面相交，所述原子氧辐照模拟器(1-1)和近紫外辐照模拟器(1-2)在所述样品(2-4)上的共同辐照面为大于直径150mm的圆形。
6.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述原子氧辐照模拟器(1-1)辐照在所述样品(2-4)上的原子氧束流密度在1014-1016Atom/(cm2·s)范围内连接可调；所述近紫外辐照模拟器(1-2)辐照在所述样品(2-4)上的辐照强度在50-800W/m2范围内连续可调；所述温度循环模拟器(1-4)的温度在-150℃-200℃范围内连续可调，可使所述样品(2-4)在20-60分钟内完成从-150℃升温至200℃再降温至-150℃的高低温循环过程；所述真空环境模拟系统(1-5)可模拟9×10-5以下的真空度。
7.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述空间环境多因素协同试验装置最多可进行原子氧/温度循环/真空环境、近紫外辐照/温度循环/真空环境、远紫外辐照/温度循环/真空环境、近紫外辐照/远紫外辐照/温度循环/真空环境、原子氧/近紫外辐照/温度循环/真空环境五种空间环境协同试验。
8.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述低温热沉(2-1)外接制冷机，温度控制再-30℃-130℃温度范围内。
9.根据权利要求1所述的空间环境多因素协同试验装置，其特征在于，所述近紫外辐照模拟器(1-2)发出的近紫外光为准直平行光。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的空间环境多因素协同试验装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、试验前对原子氧束流密度进行标定；
S2、试验前使用辐照度计分别测量窗口处和样品处的紫外辐照强度，使用光纤光谱仪测得样品处的紫外辐照强度和能量分布光谱曲线；
S3、将样品放入真空辐照室内，将样品台升高至试验位置；
S4、开启真空环境模拟器、原子氧辐照模拟器、近紫外辐照模拟器、远紫外辐照模拟器和温度循环模拟器；
S5、在试验过程中，对近紫外辐照强度及均匀性、温度循环温度变化、辐照室真空度进行监测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111263287.3A CN114018792B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111263287.3A CN114018792B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114018792A true CN114018792A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114018792B CN114018792B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=80058309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111263287.3A Active CN114018792B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114018792B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114441377A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-06 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种原子氧地面模拟设备通量密度及不均匀性标定方法 |
| CN114858689A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-08-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种空间综合环境原位和半原位测试屏蔽装置及其测试屏蔽方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102085920A (zh) * | 2009-12-04 | 2011-06-08 | 北京卫星环境工程研究所 | 低地轨道空间原子氧、紫外、电子综合环境地面模拟系统 |
| CN102706791A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-10-03 | 清华大学 | 一种小型低地球轨道空间环境模拟装置 |
| CN106342211B (zh) * | 2011-11-15 | 2014-10-22 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 航天器材料长期真空-紫外辐照模拟试验装置及其试验方法 |
| CN211148047U (zh) * | 2019-10-17 | 2020-07-31 | 天津大学 | 一种原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置 |
-
2021
- 2021-10-28 CN CN202111263287.3A patent/CN114018792B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102085920A (zh) * | 2009-12-04 | 2011-06-08 | 北京卫星环境工程研究所 | 低地轨道空间原子氧、紫外、电子综合环境地面模拟系统 |
| CN106342211B (zh) * | 2011-11-15 | 2014-10-22 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 航天器材料长期真空-紫外辐照模拟试验装置及其试验方法 |
| CN102706791A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-10-03 | 清华大学 | 一种小型低地球轨道空间环境模拟装置 |
| CN211148047U (zh) * | 2019-10-17 | 2020-07-31 | 天津大学 | 一种原位实现空间热循环和紫外辐照同时试验的装置 |
Non-Patent Citations (11)
| Title |
|---|
| 万志敏等: "热循环、真空紫外辐照对Al/Kapton薄膜的损伤效应", 《材料科学与工艺》 * |
| 万志敏等: "热循环、真空紫外辐照对Al/Kapton薄膜的损伤效应", 《材料科学与工艺》, no. 01, 15 January 2009 (2009-01-15) * |
| 冯伟泉等: "空间电子、质子和紫外综合辐照模拟试验研究", 《航天器环境工程》 * |
| 冯伟泉等: "空间电子、质子和紫外综合辐照模拟试验研究", 《航天器环境工程》, no. 02, 20 April 2005 (2005-04-20) * |
| 孙晓军等: "模拟空间环境摩擦试验技术", 《工程与试验》 * |
| 孙晓军等: "模拟空间环境摩擦试验技术", 《工程与试验》, 15 December 2009 (2009-12-15) * |
| 张磊;王军伟;付春雨;: "大型空间环境模拟器真空系统配置技术研究", 装备环境工程, no. 06, pages 918 - 919 * |
| 赵小虎等: "空间Kapton材料的原子氧、温度、紫外效应试验研究", 《北京航空航天大学学报》 * |
| 赵小虎等: "空间Kapton材料的原子氧、温度、紫外效应试验研究", 《北京航空航天大学学报》, no. 06, 30 December 2001 (2001-12-30) * |
| 郭亮等: "真空紫外对原子氧环境下S781白漆性能影响的研究", 《航天器环境工程》 * |
| 郭亮等: "真空紫外对原子氧环境下S781白漆性能影响的研究", 《航天器环境工程》, no. 06, 15 December 2010 (2010-12-15), pages 686 - 688 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114441377A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-05-06 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种原子氧地面模拟设备通量密度及不均匀性标定方法 |
| CN114858689A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-08-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种空间综合环境原位和半原位测试屏蔽装置及其测试屏蔽方法 |
| CN114858689B (zh) * | 2022-03-21 | 2023-12-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种空间综合环境原位和半原位测试屏蔽装置及其测试屏蔽方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114018792B (zh) | 2024-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114018792B (zh) | 一种空间环境多因素协同试验装置及测试方法 | |
| Huang et al. | Solar cell junction temperature measurement of PV module | |
| CN203502579U (zh) | 用于校准模拟太阳辐射光谱的光源的系统 | |
| CN101929968B (zh) | 热扩散率测量装置 | |
| CN102520330B (zh) | 太阳能电池光伏器件伏安特性测试系统 | |
| CN206291960U (zh) | 一种对激光加工位置中激光光斑测量分析的装置 | |
| CN108267661B (zh) | 一种光电器件的光伏特性测量设备、测量方法及成像系统 | |
| CN102175428A (zh) | 一种led内量子效率的测量装置及其方法 | |
| CN101504402B (zh) | 一种对于遮阳系统遮阳效果的测试方法 | |
| CN202101838U (zh) | 一种led内量子效率的测量装置 | |
| CN208607174U (zh) | 一种轨道板用反射隔热涂料隔热效果评价装置 | |
| CN104796087B (zh) | 光伏电池聚光测试装置 | |
| CN108548099B (zh) | 一种led光照系统及其调制方法和应用 | |
| CN208472116U (zh) | 一种核酸恒温扩增实时分析装置 | |
| CN114113207B (zh) | 一种光学材料热扩散系数的测量方法 | |
| CN115372391A (zh) | 一种原位中子测试装置和电池原位充放电中子测试系统 | |
| CN214337875U (zh) | 适用于钙钛矿光伏电池及其组件的瞬态iv特性测试设备 | |
| CN212748251U (zh) | 一种用于光催化反应辐射场研究的自动数据采集装置 | |
| CN209841746U (zh) | 一种路面材料光热性能多指标测定装置 | |
| CN107196603A (zh) | 一种用于光伏组件温度系数测量的测试系统 | |
| CN114236339B (zh) | 一种太阳电池低温量子效率试验装置及其方法 | |
| CN212779566U (zh) | 一种分布辐射度计 | |
| Ozcan et al. | Temperature-Irradiance Matrix and Determination of Temperature Coefficients of a Monocrystalline PV Module | |
| CN115436709B (zh) | 一种可移动的高温电导率测量夹具、系统及方法 | |
| CN215581066U (zh) | 一种光谱响应检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |