[发明专利]基于液氮浸泡深空探测产品宽温区快速温度冲击试验系统

说明书

本发明公开了一种基于液氮浸泡的深空探测产品宽温区快速温度冲击试验系统，包括红外加热系统、液氮浸泡系统、试验件升降装置三部分；液氮浸泡系统用于将试验件设置在低于‑150℃的低温环境下；红外加热系统实现对试验件的高温闭环控温；试验件升降装置用于将试验件根据试验需求进行位置调整。本发明安全可靠，能够对温度进行有效控制并通过条件红外加热系统的功率、与试验件间的距离控制，可根据试验需求灵活配置，实现成本低。

技术领域

本发明属于环境试验和深空探测交叉技术领域，具体来说，本发明涉及一种基于液氮浸泡的深空探测产品宽温区快速温度冲击试验系统。

背景技术

温度冲击试验是在常压下进行产品快速温度循环的试验，可以充分暴露产品中潜在的材料缺陷和制造质量缺陷，消除早期失效，提高产品可靠性，是考核产品环境适应性的重要手段。温度冲击试验一般采用温湿度循环试验箱提供温度交变环境，其中低温的获得一般通过机械制冷或辅助液氮制冷，设备最大能力为-120℃左右，对于更低温度的试验工况，尤其是-150℃以下超低温环境，工程上一般采用液氮浸泡来实现地面模拟。随着航天事业的发展，深空探测产品研制及验证需求越来越迫切。深空探测产品的应用环境相比较以往的航天产品更加严酷，需要面临-150℃至160℃的高低温交变环境，而对于产品是否能在上述环境下可靠地工作尚有待验证，因此有必要在地面开展极端高低温交变环境下的宽温区快速温度冲击试验。

为了达到深空探测器等星表航天器的全面验证的目的，需要提供160℃的高温环境、低于-150℃的极低温度环境、变温速率达到10℃/min以上。试验件需要在高温环境和液氮浸泡环境不断切换，在试验过程中存在控温不稳定、液氮快速挥发、试验人员液氮窒息等重大风险。因此，如何提供一种基于液氮浸泡的宽温区快速温度冲击试验系统，提供真实模拟深空探测型号产品面临的极端温度环境条件并有效开展温度冲击试验是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液氮浸泡的深空探测型号产品宽温区快速温度冲击试验系统，用于开展深空探测型号产品在极低温和高温热冲击循环环境下的试验测试。

本发明通过如下技术方案实现：

基于液氮浸泡的深空探测产品宽温区快速温度冲击试验系统，包括：红外加热系统、液氮浸泡系统、试验件升降装置三部分；

其中，液氮浸泡系统主要由液氮容器、液位传感器、液氮管路、控制电路和阀门等组成：液氮容器用于形成相对密闭的空间，保持容器内的液氮不发生明显的挥发及泄露，容器顶部设安装平台，用于安装红外加热装置；容器内装有液位传感器，用于实时监测液氮的液位；液氮管路通过自控电磁阀与液氮容器连接；容器外侧装有PLC控制柜，内部为液位控制PLC控制电路，用于液氮液位的闭环控制。

其中，红外加热系统主要由加热器件、测温传感器、测量线缆、控制信号线缆、控温仪、加热电源、加热线缆组成：加热器件通过其固定工装固定在液氮容器顶部安装平台上，加热器件朝向试验件放置，测温传感器通过粘接方式安装在试验件表面，用以测量产品温度，测温传感器通过测量线缆接入控温仪；控温仪依据测温传感器的测量信号产生控制信号，并经控制信号线缆传输至加热电源，使加热电源产生一定的直流电流和电压输出，并先后通过加热线缆传输至加热器件，使加热器件通电，从而在高温试验工况时对试验件表面输出热流，改变连接器表面温度，从而改变测温传感器的测量信号；控温仪的控制信号随测温传感器的测量信号实时调整，从而实现闭环控温。

其中，试验件升降装置主要由驱动电机、定滑轮、升降绳索、产品安装平台、导向杆、限位开关组成：驱动电机为整个升降装置提供动力来源，通过电机输出轴带动绳索进行升降；定滑轮分别安装在升降装置顶梁上，用于升降绳索换向以带动产品安装平台升降；导向杆一端与产品安装平台进行连接，另一端固定在液氮容器外部侧壁，以对平台起到导向作用；限位开关安装在升降装置竖梁上，对试验件的升降行程进行控制；产品安装平台与升降绳索采用挂钩进行连接，平台下端通过螺钉将产品进行吊装，通过试验件升降实现高温和低温试验工况的切换。