绝缘材料在轨性能退化的预测方法技术

本发明专利技术提供了一种绝缘材料在轨性能退化的预测方法，包括如下步骤：提供辐射源及绝缘材料；用所述辐射源对所述绝缘材料进行辐照；对所述绝缘材料进行特征性能测试，获得特征曲线；对所述绝缘材料进行空间环境模拟计算，获得所述绝缘材料在预计寿命内的累积电离吸收剂量；根据所述累积电离吸收剂量在所述特征曲线内查找所述绝缘材料对应的特征性能参数值，预测所述绝缘材料在轨性能退化状况。本发明专利技术建立了合理统一的机电元件用绝缘材料在轨性能退化的预测方法，支撑航天工程星箭系统配套电线电缆、继电器、电连接器元件的考核评价工作，对航天器寿命预测和可靠性研究有着重要的意义。

Prediction method for degradation of insulating material on orbit

The present invention provides an insulating material on orbit performance degradation prediction method, which comprises the following steps: providing a radiation source and an insulating material; the insulating materials were irradiated by the radiation source; the insulating material properties test, obtain characteristic curve; the insulating materials for the simulation of the space environment the insulating materials in the expected cumulative ionization within the lifetime dose; according to the characteristics of performance parameters of the cumulative dose of the ionizing search on the characteristic curve of insulating material in the corresponding value of the material degradation of performance in orbit prediction of the insulation. The invention establishes a prediction method of insulation material on orbit performance degradation of electromechanical components for reasonable unified, supporting space engineering system supporting wire and cable, satellite relay, electrical connector element evaluation work has an important significance for the life prediction and reliability of spacecraft.

【技术实现步骤摘要】
绝缘材料在轨性能退化的预测方法
本专利技术涉及材料性能测试
，特别是涉及一种绝缘材料在轨性能退化的预测方法。
技术介绍
绝缘材料以其优异的电气绝缘性能、综合平衡性能、良好的加工成型性能，在航天器中有着广泛的应用。采用绝缘材料制成的电线电缆、继电器及电连接器作为基本的机电元件，在航天领域应用范围大，数量可观，地位重要。大量工程实践表明，由于电线电缆、继电器及电连接器的绝缘性能影响到电子设备工作的稳定性、可靠性，并对其寿命起决定作用，所以必须对宇航电线电缆、继电器及电连接器所用的绝缘材料的使用寿命进行研究。目前，国内外尚无合理统一的机电元件用绝缘材料辐照效应的在轨性能退化的预测方法。
技术实现思路
基于此，有必要针对绝缘材料提供一种在轨性能退化的预测方法，该预测方法简单直观，且可以在地面进行。一种绝缘材料在轨性能退化的预测方法，包括如下步骤：S100，选择辐射源并提供绝缘材料；S200，用所述辐射源对所述绝缘材料进行辐照；S300，对所述绝缘材料进行特征性能测试，以获得所述绝缘材料的特征性能与电离吸收剂量的关系的特征曲线；S400，对所述绝缘材料进行空间环境模拟计算，以获得所述绝缘材料在预计寿命内的累积电离吸收剂量；以及S500，根据所述累积电离吸收剂量在所述特征曲线内查找所述绝缘材料对应的特征性能参数值，预测所述绝缘材料在轨性能退化状况。在其中一个实施例中，所述步骤S100中，所述绝缘材料为厚度均匀一致的多个片状绝缘材料。在其中一个实施例中，所述步骤S200包括：S210，将所述绝缘材料分成多组所述片状绝缘材料，每组所述片状绝缘材料包括多个所述片状绝缘材料；S220，采用不同的辐照剂量分别辐照所述多组片状绝缘材料；S230，记录所述每组片状绝缘材料的辐照剂量值。在其中一个实施例中，所述步骤S220中，采用束流测量系统控制所述辐照过程中的辐照束流，所述束流测量系统的测量误差小于10％。在其中一个实施例中，所述步骤S220中，所述绝缘材料受辐照面积范围内的注量均匀性误差小于10％。在其中一个实施例中，所述步骤S220中，所述辐射源为Co辐射源，所述辐射源的辐照剂量率在10rad(Si)/s～100rad(Si)/s范围内。在其中一个实施例中，所述步骤S220中，所述辐射源为电子辐射源或质子辐射源，所述辐射源的辐照注量率在107粒子/cm2·s～1010粒子/cm2·s范围内。在其中一个实施例中，所述步骤S300包括：S310，通过移位测试获取每组所述片状绝缘材料的特征性能参数；S320，根据所述特征性能参数，以及该特征性能参数对应的辐照剂量值获得所述特征曲线。在其中一个实施例中，所述步骤S400包括：对不同应用环境下所述绝缘材料进行空间环境模拟计算，得出所述绝缘材料在不同应用环境下在预计寿命内的不同累积电离吸收剂量。在其中一个实施例中，所述步骤S500包括：S510，根据所述不同累积电离吸收剂量在所述特征曲线内查找所述绝缘材料对应的特征性能参数值；S520，若所述绝缘材料的特征性能参数值仍然满足空间应用需求，则预测所述绝缘材料在轨性能退化状况；S530，若所述绝缘材料的特征性能参数值已经不能满足所述空间应用需求，则禁止在所述应用环境下使用所述绝缘材料。本专利技术提供的绝缘材料在轨性能退化的预测方法，通过对所述绝缘材料进行辐照后，获得所述绝缘材料的特征性能与电离吸收剂量的关系的特征曲线。然后再通过所述绝缘材料在空间环境中预计寿命内的累积电离吸收剂量来计算所述绝缘材料的特征性能参数值，从而实现了对所述绝缘材料在轨性能退化的测试。该方法可以应用于支撑航天工程星箭系统配套电线电缆、继电器、电连接器元件的考核评价工作，对航天器寿命预测和可靠性研究提供了预测方法。附图说明图1为本专利技术提供的绝缘材料在轨性能退化的预测方法流程图；图2为本专利技术提供的绝缘材料在轨性能退化的预测方法示意图；图3为本专利技术一个实施例提供的绝缘材料受辐照后的介电常数与电离吸收剂量之间的关系曲线；图4为本专利技术一个实施例提供的绝缘材料受辐照后的拉伸强度与电离吸收剂量之间的关系曲线；图5为本专利技术一个实施例提供的绝缘材料受辐照后的起始降解温度与电离吸收剂量之间的关系曲线；图6为本专利技术一个实施例提供的绝缘材料的介电常数与电离吸收剂量之间的关系曲线进行拟合后的介电常数特征曲线；图7为本专利技术另一个实施例提供的绝缘材料受辐照后的拉伸强度与电离吸收剂量之间的关系曲线；图8为本专利技术另一个实施例提供的绝缘材料受辐照后的断裂延伸率与电离吸收剂量之间的关系曲线。主要元件符号说明：辐射源110绝缘材料120样品台130束流控制系统140测试仪器330测试台340计算机模拟设备410具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术绝缘材料在轨性能退化的预测方法的具体实施例进行描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1-2，本专利技术实施例提供一种绝缘材料在轨性能退化的预测方法，所述预测方法包括以下步骤：S100，选择辐射源110并提供绝缘材料120；S200，用所述辐射源110对所述绝缘材料120进行辐照；S300，对所述绝缘材料120进行特征性能测试，以获得所述绝缘材料120的特征性能与电离吸收剂量的关系的特征曲线；S400，对所述绝缘材料120进行空间环境模拟计算，以获得所述绝缘材料120在预计寿命内的累积电离吸收剂量；S500，根据所述累积电离吸收剂量在所述特征曲线内查找所述绝缘材料120对应的特征性能参数值，预测所述绝缘材料在轨性能退化状况。上述方法可以用于预测机电元件用绝缘材料的在轨性能退化状况。在航天领域，绝缘材料的应用十分广泛，例如卫星中的机电元件使用了大量的绝缘材料。在空间中，由于存在复杂的辐照环境，所述机电元件用绝缘材料会因为受到辐照从而影响所述绝缘材料的性能。比如辐照使得绝缘材料的电学性能、力学性能或热学性能降低。以上描述的就是机电元件用绝缘材料的在轨性能退化。所述步骤S100中，所述绝缘材料可以为航天领域中经常用到的各种绝缘材料，如聚乙烯PE、聚四氟乙烯PTFE、聚酰亚胺PI、聚醚酰亚胺PEI、交联乙烯-四氟乙烯共聚物XETFE等。所述辐射源110用来提供辐照，所述辐射源110不限制，可以是各种用于辐照的辐射源，如Co辐射源、电子辐射源及质子辐射源。当所述绝缘材料为脂肪族绝缘材料时，可选择Co辐射源、电子及质子辐射源进行辐照。当所述绝缘材料为芳香族绝缘材料时，可选择Co辐射源、电子辐射源进行辐照。为了测试方便，所述绝缘材料120可以为规则形状。在一个实施例中，所述绝缘材料120为片状绝缘材料。为了提高在轨性能退化的预测方法的准确性，所述绝缘材料120可以为厚度均匀一致，未受到过空间辐射及类似的地面辐照。所述步骤S200中，通过所述辐射源110对所述绝缘材料120进行辐照。所述绝缘材料120承受辐照后，预测其在轨性能退化状况。在一个实施例中，所述步骤S200可以包括以下步骤：S210，将所述绝缘材料120分成多组，每组包括多个所述片状绝缘材料；S220，采用不同的辐照剂量分别辐照所述多组片状绝缘材料；S230，记录所述每组片状绝缘材料的辐照剂量值。在所述步骤S210中，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘材料在轨性能退化的预测方法，包括如下步骤：S100，提供辐射源(110)及绝缘材料(120)；S200，用所述辐射源(110)对所述绝缘材料(120)进行辐照；S300，对所述绝缘材料(120)进行特征性能测试，以获得所述绝缘材料(120)的特征性能与电离吸收剂量的关系的特征曲线；S400，对所述绝缘材料(120)进行空间环境模拟计算，以获得所述绝缘材料(120)在预计寿命内的累积电离吸收剂量；以及S500，根据所述累积电离吸收剂量在所述特征曲线内查找所述绝缘材料(120)对应的特征性能参数值，预测所述绝缘材料(120)在轨性能退化状况。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘材料在轨性能退化的预测方法，包括如下步骤：S100，提供辐射源(110)及绝缘材料(120)；S200，用所述辐射源(110)对所述绝缘材料(120)进行辐照；S300，对所述绝缘材料(120)进行特征性能测试，以获得所述绝缘材料(120)的特征性能与电离吸收剂量的关系的特征曲线；S400，对所述绝缘材料(120)进行空间环境模拟计算，以获得所述绝缘材料(120)在预计寿命内的累积电离吸收剂量；以及S500，根据所述累积电离吸收剂量在所述特征曲线内查找所述绝缘材料(120)对应的特征性能参数值，预测所述绝缘材料(120)在轨性能退化状况。2.如权利要求1所述的绝缘材料在轨性能退化的预测方法，其特征在于，所述步骤S100中，所述绝缘材料(120)为厚度均匀一致的多个片状绝缘材料。3.如权利要求2所述的绝缘材料在轨性能退化的预测方法，其特征在于，所述步骤S200包括：S210，将所述绝缘材料(120)分成多组所述片状绝缘材料，每组所述片状绝缘材料包括多个所述片状绝缘材料；S220，采用不同的辐照剂量分别辐照所述多组片状绝缘材料；S230，记录所述每组片状绝缘材料的辐照剂量值。4.如权利要求3所述的绝缘材料在轨性能退化的预测方法，其特征在于，所述步骤S220中，采用束流测量系统(140)控制所述辐照过程中的辐照束流，所述束流测量系统(140)的测量误差小于10％。5.如权利要求3所述的绝缘材料在轨性能退化的预测方法，其特征在于，所述步骤S220中，所述绝缘材料(120)受辐照面积范围内的注量均匀性误...

【专利技术属性】
技术研发人员：江理东，芮二明，刘文宝，王敬贤，张伟，李兴冀，
申请(专利权)人：中国航天标准化研究所，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11