用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，利用吹氮接口、可作为导流板的消杂光挡板和控温加热装置，实现了对仪器内污染敏感部件安全、快捷、简便、有效的吹氮保护，满足了单机和整星AIT、运输、发射准备过程中的防污染控制要求。设计载荷专用的吹氮气接口，连接母体接头和子体接头。不改动原有箱体结构，结构安全可靠，方便插拔，满足吹氮口压力0.15～0.2MPa，吹氮流量不小于2L/min的技术要求。将导流装置与消除杂散光的结构合二为一，在不增加仪器结构复杂度的前提下，利用导流板有效引导氮气气流沿保护路径流动，进行针对性的吹扫，提高了吹扫效率，达到更好的防污染效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间光学遥感器有效载荷地面防污染保护装置领域，具体是一种用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统。
技术介绍
星载大气环境探测仪是某卫星装载的主要载荷之一，用于获取从紫外到长波红外谱段的高光谱分辨率遥感数据产品，可监测全球（或区域）范围内对气候和生态环境有重要影响的痕量气体的分布和变化，定量获得我国区域上空及全球空气质量变化、污染气体的分布输运过程，监测工业排放和生物燃烧对大气组成成分、全球气候变化的影响。星载大气环境探测仪为光学载荷，内有数量众多的光学器件，包括光学元件、漫反射板、狭缝等，光学器件对污染极为敏感，水汽、尘粒等各类污染极易对其性能造成影响甚至破坏。仪器内有活动部件，包含步进电机及支承轴承，电机内部轴承及支承轴承均采用固体润滑设计，固体润滑膜对于水汽污染十分敏感，严重时可直接危及活动部件的寿命与可靠性。因此，在仪器研制、装配、测试、试验、总装、运输、发射准备等过程中必须保障仪器所处环境满足防污染要求，特别是针对仪器的污染敏感部件，需采取严格的防潮、防污染措施。当所处外界环境无法满足要求时，对光学仪器连续通高纯度氮气可以有效防止污染。为此，一直到卫星发射前都持续通高纯氮气对部分污染敏感部件进行保护（主要是产品装星后及卫星在各个厂房转运期间，以及在发射区，维持吹氮保护），且其吹氮口压力为0.15～0.2MPa，吹氮流量为不小于2L/min。常用的高纯氮气压缩后贮存在高压氮气瓶中，通过节流阀输出氮气时，由于输出氮气的压力降低，体积变大，其温度会急剧降低，低温氮气会使仪器温度下降，造成环境中的水汽凝结。而结露现象对载荷危害极大，是必须要避免的。因此在这种情况下还需对吹入氮气的温度进行控制。为满足光学仪器防污染的技术要求，研制了载荷专用的防潮、防污染导流吹氮保护系统，在不增加仪器结构复杂度的前提下，实现对仪器内污染敏感部件方便、快捷、安全、有效的吹氮保护。满足吹氮压力和流量的技术要求，解决了实际应用中氮气温度过低导致结露的问题。防止污染削弱载荷仪器性能甚至导致任务失败，从而保障了产品的可靠性和安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，在现有仪器结构基础上通过针对性设计，并控制吹入氮气的温度和流动路径，解决载荷在单机和整星AIT（组件装配、试验）、运输及发射准备过程中缺乏快捷高效的专用防污染接口、功能无法满足安全性要求的难题。实现了对污染敏感部件安全、快捷、简便、有效的吹氮保护，达到防污染控制的目的，保障产品的可靠性和安全性。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，其特征在于：包括：吹氮接口，其安装在星载大气环境探测仪箱体侧壁上，吹氮接口包括充气转接法兰、母体接头、子体接头，母体接头一端螺纹密封装配在充气转接法兰内孔中，母体接头另一端可拆卸的密封装配在子体接头一端内，子体接头另一端通入氮气；多个消杂光挡板，其分别设置在星载大气环境探测仪箱体内光学元件一侧，并分别平行于氮气进入方向，减少杂散光对光学性能的负面影响，同时引导氮气流动；控温加热装置，包括电源及温控电路、第一级加热器、第二级加热器，其中第一级加热器由高热阻外壳、设置在高热阻外壳内的螺旋导热铜管、加热片构成，加热片分布并包裹在螺旋导热铜管周围，螺旋导热铜管一端连接氮气入口管，氮气入口管从高热阻外壳穿出后与外部氮气源连接；第二级加热器由高热阻外壳、设置在高热阻外壳内的加热腔、设置在加热腔中的发热丝构成，第一级加热器中螺旋导热铜管另一端通过导管与第二级加热器中加热腔一端连接，加热腔另一端连接有从第二级加热器高热阻外壳穿出的氮气出口管，氮气出口管与吹氮接口中子体接头另一端连接以向子体接头通入氮气；电源及温控电路分别与第一级加热器中的加热片、第二级加热器中的发热丝电连接；外部氮气源供入的氮气经第一级加热器、第二级加热器加热后，通过吹氮接口进入星载大气环境探测仪箱体内，在消杂光挡板引导下，对箱体内光学元件及光学元件周围区域进行吹扫。所述的用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，其特征在于：所述母体接头型号为AS4-22SM-R，子体接头型号为AS4-22PH，母体接头的一端螺纹装配在法兰内孔中，母体接头的另一端在未连接子体时自动保持密闭，防止外界气体进入仪器产生污染；子体接头的一端可卡入和松出母体接头另一端，卡入后母体接头另一端会打开，形成气体充入的通道，松出后母体接头另一端立即关闭；子体接头的另一端通入氮气，母体接头和子体接头之间可方便的进行快速插、拔，符合吹氮压力和流量要求。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：（1）利用专用吹氮接口、内置导流板和氮气控温加热装置，实现了对仪器内污染敏感部件安全、快捷、简便、有效的吹氮保护，满足了单机和整星AIT、运输、发射准备过程中的防污染控制要求。（2）在原光机结构设计的基础上，研制载荷专用的防污染导流吹氮系统。将导流装置与消除杂散光的结构合二为一，在结构上无需增加零部件和重量、没有额外占用内部空间、不增加仪器结构复杂度。利用导流板位置及形状、角度调节吹入氮气的流动方向，有效引导氮气气流沿保护路径流动，使充入的氮气可直接到达目标区域，进行针对性的吹扫，提高了吹扫效率，达到了更好的防污染效果。（3）设计载荷专用的吹氮气接口，连接母体接头和子体接头。不改动原有箱体结构，易于安装，适用性好；母体和子体间方便插拔，灵活快捷；结构简单稳固，安全可靠；并有效满足吹氮压力和流量的技术要求。（4）研制了两级智能控温加热装置，通过连接此装置，可将氮气源直接输出的氮气加热。设置温度后自动控温，实现输出氮气温度可调可控，满足吹氮压力和流量的要求，解决了现有的吹氮结露问题，提高了防污染措施的安全性。附图说明图1为本专利技术的仪器吹氮接口及导流装置示意图。图2为本专利技术的控温加热装置示意图。具体实施方式如图1所示，用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，包括吹氮接口、消杂光挡板，控温加热装置。吹氮时根据氮气源温度的情况可选择氮气直接吹入仪器或者先流经控温加热腔体再吹入仪器。在仪器箱体10侧壁上适当位置设计有不锈钢的充气转接法兰4。氮气经充气转接法兰4内孔进入，可对箱体内部污染敏感器件作有效吹扫。充气转接法兰4可方便的连接不锈钢的氮气母体接头3和子体接头2（型号分别为AS4-22SM-R/AS4-22PH）。其中母体接头3的一端一直通过螺纹安装在充气转接法兰4内孔中，母体接头3的另一端在未连接子体2时自动保持密闭，防止外界气体进入仪器产生污染。子体接头2的一端可卡入和松出母体接头3，卡入后母体接头3会打开，形成气体充入的通道，松出后母体接头3立即关闭。子体接头2的另一端则连接气路。母体接头3和子体接头2之间可方便的进行快速插、拔，且符合吹氮压力和流量要求。由于光学元件和活动部件等污染敏感部件主要分布在区域7、区域8和区域9，氮气气流由充气转接法兰4充入仪器内部后，需要对三个区域进行吹扫，以保护其不受污染。因此在结构设计上需采取措施对吹入的氮气进行导流，使气流按规定路径流动，达到防污染的目的。作为光学遥感仪器，箱体10的内部设计了多处消杂光挡板5和6，以减少杂散光对光学性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，其特征在于：包括：吹氮接口，其安装在星载大气环境探测仪箱体侧壁上，吹氮接口包括充气转接法兰、母体接头、子体接头，母体接头一端螺纹密封装配在充气转接法兰内孔中，母体接头另一端可拆卸的密封装配在子体接头一端内，子体接头另一端通入氮气；多个消杂光挡板，其分别设置在星载大气环境探测仪箱体内光学元件一侧，并分别平行于氮气进入方向，减少杂散光对光学性能的负面影响，同时引导氮气流动；控温加热装置，包括电源及温控电路、第一级加热器、第二级加热器，其中第一级加热器由高热阻外壳、设置在高热阻外壳内的螺旋导热铜管、加热片构成，加热片分布并包裹在螺旋导热铜管周围，螺旋导热铜管一端连接氮气入口管，氮气入口管从高热阻外壳穿出后与外部氮气源连接；第二级加热器由高热阻外壳、设置在高热阻外壳内的加热腔、设置在加热腔中的发热丝构成，第一级加热器中螺旋导热铜管另一端通过导管与第二级加热器中加热腔一端连接，加热腔另一端连接有从第二级加热器高热阻外壳穿出的氮气出口管，氮气出口管与吹氮接口中子体接头另一端连接以向子体接头通入氮气；电源及温控电路分别与第一级加热器中的加热片、第二级加热器中的发热丝电连接；外部氮气源供入的氮气经第一级加热器、第二级加热器加热后，通过吹氮接口进入星载大气环境探测仪箱体内，在消杂光挡板引导下，对箱体内光学元件及光学元件周围区域进行吹扫。...

【技术特征摘要】
1.用于星载大气环境探测仪的防潮防污染导流吹氮保护系统，其特征在于：包括：吹氮接口，其安装在星载大气环境探测仪箱体侧壁上，吹氮接口包括充气转接法兰、母体接头、子体接头，母体接头一端螺纹密封装配在充气转接法兰内孔中，母体接头另一端可拆卸的密封装配在子体接头一端内，子体接头另一端通入氮气；多个消杂光挡板，其分别设置在星载大气环境探测仪箱体内光学元件一侧，并分别平行于氮气进入方向，减少杂散光对光学性能的负面影响，同时引导氮气流动；控温加热装置，包括电源及温控电路、第一级加热器、第二级加热器，其中第一级加热器由高热阻外壳、设置在高热阻外壳内的螺旋导热铜管、加热片构成，加热片分布并包裹在螺旋导热铜管周围，螺旋导热铜管一端连接氮气入口管，氮气入口管从高热阻外壳穿出后与外部氮气源连接；第二级加热器由高热阻外壳、设置在高热阻外壳内的加热腔、设置在加热腔中的发热丝构成，第一级加热器中螺旋导热铜管另一端通过导管与第二级加热器中加热腔一端连接，加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾议，刘凤垒，代海山，杨勇，司福祺，韩雪冰，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34