CN114383771A - 适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，包括适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器包括底座和MEMS压力传感器芯片，所述MEMS压力传感器芯片封装在柱塞接头处，所述MEMS压力传感器芯片与连接密封板采用灌封胶形成密封隔板，所述MEMS压力传感器芯片焊接在传感器基板上。本发明中，本申请的目的在于克服地面环境模拟试验中航天器表面、内部真空度测量的工作时间短、容易受污染、测量复杂等问题，提供一种可在宇宙空间环境和航天器热真空试验等空间环境模拟试验中应用的真空传感器，提高航天器表面真空度测量的工作时长、简化真空度测量防护装置。

Description

适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器

技术领域

本发明涉及宇宙空间环境真空度测量技术领域，尤其涉及适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器。

背景技术

随着人类探索宇宙的脚步不断加快，各种探测需求的航天器应运而生，随之产生了航天器表面、内部真空度测量的需求。对应的，在地面进行航天器环境模拟及相关效应的研究和试验中，也出了航天器表面、内部真空度测量的需求。空间轨道环境影响真空度测量的主要环境有真空环境、高低温环境、振动、加速度、空间辐照等空间环境。

当前地面环境模拟试验中，采用市场常用分离型电离型真空规传感器，真空感应元件与电信号元件分离，实施复杂，容易受到污染，测量使用寿命短；

采用一体式复合真空规，需要进行温度控制、压力控制，以抑制温度漂移、真空环境下元器件失效等问题。

在空间轨道运行时，暂时没有有效手段测量航天器表面和内部真空度。

在地面模拟空间环境中，航天器表面真空度的测量是评价试验结果和航天器地面模拟试验监测的重要数据。

在空间轨道环境运行时，航天器表面和内部特定区域的真空度测量是监测航天器运行状态、功能实现的一个技术手段。

因此，有必要寻求一种能在空间轨道环境、地面模拟环境中可以正常工作并能提供测量真空度的适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，包括适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器包括底座和MEMS压力传感器芯片，所述MEMS压力传感器芯片封装在柱塞接头处，所述MEMS压力传感器芯片与连接密封板采用灌封胶形成密封隔板，所述MEMS压力传感器芯片焊接在传感器基板上，所述传感器基板通过4根电路板连接软导线连接有信号采集电路板，所述信号采集电路板通过4根电路板连接软导线连接有信号调理电路板，所述信号调理电路板通过4根电路板连接软导线连接有电源处理电路板，所述信号采集电路板、信号调理电路板和电源处理电路板的外部套设有外壳，所述所述外壳的外部设置有密封隔离电连接器。

优选地，所述柱塞接头与底座之间由传感器基板安装螺钉可拆卸连接。

优选地，所述信号采集电路板通过4个双头螺纹无磁螺钉与基座紧固连接，所述信号采集电路板上焊接有模拟电路元器件，所述信号调理电路板通过4个双头螺纹无磁螺钉与信号采集电路板紧固连接，所述信号采集电路板两侧的8个双头螺纹无磁螺钉紧固固定，所述信号采集电路板上焊接有模拟电路元器件，所述信号调理电路板通过4个双头螺纹无磁螺钉与电源处理电路板紧固连接，所述信号调理电路板两侧的8个双头螺纹无磁螺钉紧固固定，所述信号调理电路板上焊接有模拟电路元器件，所述信号调理电路板通过4个双头螺纹无磁螺钉与电源处理电路板紧固连接，所述电源处理电路板两侧的螺钉和双头螺纹无磁螺钉将之紧固固定，所述电源处理电路板上焊接有元器件。

优选地，所述电源处理电路板通过4个电路板连接软导线与密封隔离电连接器连接电信号，所述密封隔离电连接器通过4个电连接器安装螺钉与外壳紧固连接。

优选地，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的外部一侧设置有供电电源，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器通过供电线缆与供电电源电连接，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的外部另一侧设置有测量仪表，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器通过测量线缆与测量仪表电连接。

优选地，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器位于被测试位置，所述被测试位置两侧均设置有与分别与供电电源和测量仪表配合的穿舱密封电连接器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本申请的目的在于克服地面环境模拟试验中航天器表面、内部真空度测量的工作时间短、容易受污染、测量复杂等问题，提供一种可在宇宙空间环境和航天器热真空试验等空间环境模拟试验中应用的真空传感器，提高航天器表面真空度测量的工作时长、简化真空度测量防护装置。

2.本申请的另一目的是提供一种可在空间轨道环境中测量航天器内部、表面真空度的单机仪器，解决目前没有专门测量航天器在轨环境真空度测量的问题，提升航天器在空间轨道环境运行时状态检测的有效性，进一步丰富航天器在轨状态管理的手段。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器外观主视结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的立体爆炸图结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的主视剖面结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的电路技术原理图结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的应用场景之一结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的应用场景之二结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的应用场景之三结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例提供的真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器的电压-真空度二维曲线结构示意图。

图例说明：

1、适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器；2、底座；3、MEMS压力传感器芯片；4、柱塞接头；5、传感器基板安装螺钉；6、密封隔板；7、传感器基板；8、电路板连接软导线；9、双头螺纹无磁螺钉；10、信号采集电路板；11、信号调理电路板；12、电源处理电路板；13、外壳；14、密封隔离电连接器；15、电连接器安装螺钉；16、供电电源；17、供电线缆；18、测量线缆；19、测量仪表；20、被测试位置；21、穿舱密封电连接器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，包括适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1包括底座2和MEMS压力传感器芯片3，MEMS压力传感器芯片3封装在柱塞接头4处，MEMS压力传感器芯片3与连接密封板采用灌封胶形成密封隔板6，MEMS压力传感器芯片3焊接在传感器基板7上，传感器基板7通过4根电路板连接软导线8连接有信号采集电路板10，信号采集电路板10通过4根电路板连接软导线8连接有信号调理电路板11，信号调理电路板11通过4根电路板连接软导线8连接有电源处理电路板12，信号采集电路板10、信号调理电路板11和电源处理电路板12的外部套设有外壳13，外壳13的外部设置有密封隔离电连接器14。

具体的，如图2所示，柱塞接头4与底座2之间由传感器基板7安装螺钉5可拆卸连接，柱塞接头4与底座2之间通过密封圈和螺钉拧紧的方式，实现柱塞接头4和底座2之间的密封和紧固，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1的外壳13为外螺纹，底座2为内螺纹，二者通过旋转外壳13的方式，实现拧紧和紧固功能。

具体的，如图2所示，信号采集电路板10通过4个双头螺纹无磁螺钉9与基座紧固连接，信号采集电路板10上焊接有模拟电路元器件，信号调理电路板11通过4个双头螺纹无磁螺钉9与信号采集电路板10紧固连接，信号采集电路板10两侧的8个双头螺纹无磁螺钉9紧固固定，信号采集电路板10上焊接有模拟电路元器件，信号调理电路板11通过4个双头螺纹无磁螺钉9与电源处理电路板12紧固连接，信号调理电路板11两侧的8个双头螺纹无磁螺钉9紧固固定，信号调理电路板11上焊接有模拟电路元器件，信号调理电路板11通过4个双头螺纹无磁螺钉9与电源处理电路板12紧固连接，电源处理电路板12两侧的螺钉和双头螺纹无磁螺钉9将之紧固固定，电源处理电路板12上焊接有元器件。

具体的，如图2所示，电源处理电路板12通过4个电路板连接软导线8与密封隔离电连接器14连接电信号，密封隔离电连接器14通过4个电连接器安装螺钉15与外壳13紧固连接。

具体的，如图5所示，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1的外部一侧设置有供电电源16，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1通过供电线缆17与供电电源16电连接，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1的外部另一侧设置有测量仪表19，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1通过测量线缆18与测量仪表19电连接。

具体的，如图5和图7所示，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1位于被测试位置20，被测试位置20两侧均设置有与分别与供电电源16和测量仪表19配合的穿舱密封电连接器21。

综上所述，本实施例所提供的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，在安装适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1时，首先，适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1安装在被测试位置20或具体位置上，用供电线缆17连接供电电源16和适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1，然后用测量线缆18连接适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1和测量仪表19。

测量适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1或被测试位置20时，首先，供电电源16按照规定的电压要通过供电线缆17向适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1供电，测量仪表19通过测量线缆18检测适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器1输出电压的数值，被测试位置20由其自身真空获得设备将内部抽真空，然后通过预先标定的真空度-输出电压曲线或对应关系表格，即可由测量仪表19显示的电压数值获得被测试位置20的真空度。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，包括适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1），其特征在于，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1）包括底座（2）和MEMS压力传感器芯片（3），所述MEMS压力传感器芯片（3）封装在柱塞接头（4）处，所述MEMS压力传感器芯片（3）与连接密封板采用灌封胶形成密封隔板（6），所述MEMS压力传感器芯片（3）焊接在传感器基板（7）上，所述传感器基板（7）通过4根电路板连接软导线（8）连接有信号采集电路板（10），所述信号采集电路板（10）通过4根电路板连接软导线（8）连接有信号调理电路板（11），所述信号调理电路板（11）通过4根电路板连接软导线（8）连接有电源处理电路板（12），所述信号采集电路板（10）、信号调理电路板（11）和电源处理电路板（12）的外部套设有外壳（13），所述外壳（13）的外部设置有密封隔离电连接器（14）。

2.根据权利要求1所述的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，其特征在于，所述柱塞接头（4）与底座（2）之间由传感器基板（7）安装螺钉（5）可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，其特征在于，所述信号采集电路板（10）通过4个双头螺纹无磁螺钉（9）与基座紧固连接，所述信号采集电路板（10）上焊接有模拟电路元器件，所述信号调理电路板（11）通过4个双头螺纹无磁螺钉（9）与信号采集电路板（10）紧固连接，所述信号采集电路板（10）两侧的8个双头螺纹无磁螺钉（9）紧固固定，所述信号采集电路板（10）上焊接有模拟电路元器件，所述信号调理电路板（11）通过4个双头螺纹无磁螺钉（9）与电源处理电路板（12）紧固连接，所述信号调理电路板（11）两侧的8个双头螺纹无磁螺钉（9）紧固固定，所述信号调理电路板（11）上焊接有模拟电路元器件，所述信号调理电路板（11）通过4个双头螺纹无磁螺钉（9）与电源处理电路板（12）紧固连接，所述电源处理电路板（12）两侧的螺钉和双头螺纹无磁螺钉（9）将之紧固固定，所述电源处理电路板（12）上焊接有元器件。

4.根据权利要求1所述的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，其特征在于，所述电源处理电路板（12）通过4个电路板连接软导线（8）与密封隔离电连接器（14）连接电信号，所述密封隔离电连接器（14）通过4个电连接器安装螺钉（15）与外壳（13）紧固连接。

5.根据权利要求1所述的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，其特征在于，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1）的外部一侧设置有供电电源（16），所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1）通过供电线缆（17）与供电电源（16）电连接，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1）的外部另一侧设置有测量仪表（19），所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1）通过测量线缆（18）与测量仪表（19）电连接。

6.根据权利要求1所述的适用于真空与复杂电磁环境的空间真空传感器，其特征在于，所述适用于真空与复杂电磁环境的空间用真空传感器（1）位于被测试位置（20），所述被测试位置（20）两侧均设置有与分别与供电电源（16）和测量仪表（19）配合的穿舱密封电连接器（21）。

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