一种用于模拟空间环境的应变测试系统及其用途技术方案

本发明专利技术公开了一种用于模拟空间环境的应变测试系统及其用途，该测试系统包含：用于模拟空间环境的工作容器，待测元件置于该工作容器中；固定在待测元件上的应变传感器；设置在工作容器内的第一数据传输线；设置在工作容器外的第二数据传输线；及，与第二数据传输线连接的信号接收装置；其中，第一数据传输线与第二数据传输线连接。本发明专利技术提供的应变测试系统，能根据不同的环境要求设置工作容器的工作环境，经应变传感器获取待测元件的应变信号，可全程记录待测元件在模拟空间环境变化过程中的应变情况，可实现对任意待测元件以及同一片待测元件不同位置的应变采集，能用于太阳电池、太阳电池阵基板等在空间环境下的应变测试，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟空间环境的应变测试系统及其用途
本专利技术涉及一种应变测试装置，具体涉及一种用于模拟空间环境的应变测试系统及其用途。
技术介绍
环境与能源是21世纪人类面临的两大问题。如何在合理利用环境的基础上开发更多能源已成为全人类共同面对的挑战。近几十年来，新能源的开发利用已逐渐被人类所接受和使用，充分利用太阳能源可有效解决人类面临的能源枯竭问题。目前，太阳电池因其超高的光电转化效率、稳定的工作时间、以及较轻的重量在航天以及重大民用工程上得到了很好的应用。国内外已经有许多成功将太阳电池应用于航天飞行器、卫星、飞船以及空间站的例子。太阳翼是卫星的能量来源，即太阳能帆板，是一种收集太阳能的装置，通常应用于卫星、宇宙飞船的供能，也可用于安装在环保型汽车顶部。通常，在空间中使用太阳翼是由粘贴于轻质钢性或柔性基板上的数千片太阳电池组成。根据卫星或空间站的用电及综合要求制成特定形状，利用光生伏打效用在空间环境中将收集到太阳光的能量转化成电能。然而，太空中运行的航天飞行器太阳翼会受到恶劣的空间环境影响。据资料记载，在太空中真空度极高，并且太空温度差异非常大，在地球同步轨道飞行器朝向太阳的一面的表面温度可达100℃以上，而背离太阳的一面的表面温度则在-80℃以下。航天飞行器在空间中服役的5-10年时间会数万次地经过高温区域和低温区域，太阳翼会经历数万次的高真空温度冲击的考验，而在高低温交变过程中太阳电池则会经受尤为恶劣的空间环境影响。因此，精确地表征在太阳翼上的太阳电池在经受太空恶劣环境影响下的形变，可帮助研究人员有效掌握和控制太阳电池阵在空间环境下的形变、减少因温度交变引起的太阳电池热应力集中导致的破裂，保证在轨飞行器的功率正常，有效提高我国航天飞行器的可靠性。然而，目前国内外对太阳电池阵在空间环境影响下的应变并没有相关的研究，对太阳电池阵在空间环境下的应力变化的表征也没有相应成熟标准的方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于模拟空间环境下的应变测试系统。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于模拟空间环境的应变测试系统，其包含：用于模拟空间环境的工作容器，待测元件置于该工作容器中；固定在所述待测元件上的应变传感器；设置在所述工作容器内的第一数据传输线；设置在所述工作容器外的第二数据传输线；及与第二数据传输线连接的信号接收装置；其中，所述的第一数据传输线与第二数据传输线连接；通过对工作容器内和工作容器外的数据传输线的连接，可实现对工作容器内真空度和温度控制的保证。较佳地，该测试系统包含：用于对工作容器升温的加热装置。较佳地，所述的工作容器选择鼓风干燥箱、真空加热箱、真空镀膜机及热真空加热罐中的任意一种。较佳地，所述的待测元件包含太阳电池、太阳电池阵基板以及太阳电池与太阳电池阵基板之间的胶黏剂中的任意一种以上。较佳地，所述应变传感器选择电阻应变计。较佳地，所述的数据传输线为空间用导线、耐高温导线或普通导线。较佳地，所述的信号接收装置为数字应变仪、安装软件的电脑设备及示波器中的任意一种。较佳地，所述的第二数据传输线通过信号接收装置的第三数据传输线与信号接收装置连接。本专利技术还提供了一种根据上述的用于模拟空间环境的应变测试系统的用途，该测试系统用于表征待测元件在各种空间环境下的应变。较佳地，所述的空间环境为模拟太空环境，对工作容器施加高温低气压真空、低温低气压真空或这两种环境的交替组合，其中，所述的高温为30℃-400℃，所述的低温为-300℃-30℃；所述的低气压真空的真空度为小于104pa，所述的模拟空间环境的湿度为小于50％。本专利技术对工作容器内的待测元件施加模拟空间环境，可实现对空间恶劣环境的近似模拟，最大限度模拟空间环境，使待测元件呈现出与空间环境一致的应变效果。因此，利用本专利技术提供的方法可有效地模拟和还原空间环境下待测元件所发生的形变。本专利技术提供的应变测试系统，能根据不同的环境要求设置工作容器的工作环境，将待测元件置于模拟的工作环境中，经应变传感器测试的应变信号，通过分别设置在工作容器内外的第一数据传输线及第二数据传输线，将该应变信号发送到信号接收装置，该系统结构简单，可重复使用，成本低，可全程记录待测元件在模拟空间环境变化过程中的应变情况，实现对任意待测元件以及同一片待测元件不同位置的应变采集，尤其适用于太阳电池、太阳电池阵基板以及太阳电池与太阳电池阵基板之间的粘结剂的在空间环境下的应力测试，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术的一种用于模拟空间环境的应变测试系统的结构示意图。图2为本专利技术的实施例5中使用太阳电池在模拟空间环境下的应变测试方法得到的太阳电池应变曲线。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图1所示为本专利技术的一种用于模拟空间环境的应变测试系统，其包含：用于模拟空间环境的工作容器10，待测元件1置于该工作容器10中；固定在所述待测元件上的应变传感器20；设置在所述工作容器10内的第一数据传输线30；设置在所述工作容器10外的第二数据传输线40；及与第二数据传输线连接的信号接收装置50；其中，所述的第一数据传输线30与第二数据传输线40连接。所述的第二数据传输线40通过信号接收装置的第三数据传输线60与信号接收装置50连接。所述的工作容器10选择鼓风干燥箱、真空加热箱、真空镀膜机及热真空加热罐中的任意一种。所述的待测元件1包含太阳电池、太阳电池阵基板以及太阳电池与太阳电池阵基板之间的粘结剂中的任意一种以上。所述太阳电池包含晶体硅太阳电池、硅基薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳电池、有机薄膜太阳电池或Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池；所述的硅基薄膜太阳电池包括非晶硅太阳电池、柔性硅基薄膜太阳电池和多节叠层硅基薄膜太阳电池；所述的化合物薄膜太阳电池包括铜铟镓硒薄膜太阳电池和碲化镉薄膜太阳电池，所述的有机薄膜太阳电池包括染料敏化太阳电池、钙钛矿太阳电池、铜锌锡硫太阳电池和硫化锡太阳电池，所述的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池包括单结砷化镓太阳电池、多结砷化镓太阳电池和柔性薄膜砷化镓太阳电池。所述的太阳电池阵基板为刚性太阳电池阵基板或柔性太阳电池阵基板；所述的刚性太阳电池阵基板包括刚性铝蜂窝基板、刚性铝板、刚性聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)基板、刚性NOMEX蜂窝基板，所述的柔性基板包括PET基板和PI基板。所述的粘结剂为单组份室温硫化硅橡胶或双组份室温硫化硅橡胶。应变传感器可以从应变传感器领域常规规格的传感器中进行选择，但需要满足以下要求：(1)所选择的应变传感器不会在模拟空间环境下发生反应或降解。(2)所选择的应变传感器需要在一定的高低温环境和真空环境下使用。(3)所选择的应变传感器不需要再经过处理(如焊接处理和绝缘处理等)。优选地，所述的应变传感器为高低温特殊用途传感器，可选择电阻应变计。所述的应变传感器的厚度为0.01-0.5mm，优选为0.05mm；宽度为3-8mm，优选为4mm；长度为7-15mm，优选为9mm。所述的数据传输线为空间用导线、耐高温导线或普通导线。所述的信号接收装置为数字应变仪、安装软件的电脑设备及示波器中的任意一种。一些较佳的实施例中，所述的测试系统还包含：用于对工作容器10升温的加热装置70。本专利技术的测试系统用于表征待测元件在各种空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟空间环境的应变测试系统，其特征在于，该测试系统包含：用于模拟空间环境的工作容器，待测元件置于该工作容器中；固定在所述待测元件上的应变传感器；设置在所述工作容器内的第一数据传输线；设置在所述工作容器外的第二数据传输线；及与第二数据传输线连接的信号接收装置；其中，所述的第一数据传输线与第二数据传输线连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟空间环境的应变测试系统，其特征在于，该测试系统包含：用于模拟空间环境的工作容器，待测元件置于该工作容器中；固定在所述待测元件上的应变传感器；设置在所述工作容器内的第一数据传输线；设置在所述工作容器外的第二数据传输线；及与第二数据传输线连接的信号接收装置；其中，所述的第一数据传输线与第二数据传输线连接。2.如权利要求1所述的用于模拟空间环境的应变测试系统，其特征在于，该测试系统包含：用于对工作容器升温的加热装置。3.如权利要求1所述的用于模拟空间环境的应变测试系统，其特征在于，所述的工作容器选择鼓风干燥箱、真空加热箱、真空镀膜机及热真空加热罐中的任意一种。4.如权利要求1所述的用于模拟空间环境的应变测试系统，其特征在于，所述的待测元件包含太阳电池、太阳电池阵基板以及太阳电池与太阳电池阵基板之间的胶黏剂中的任意一种以上。5.如权利要求1所述的用于模拟空间环境的应变测试系统，其特征在于，所述应变传感器选择电阻应变计。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷茂淑，杨广，于振海，刘广明，肖少龙，韩继枫，张里晟，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31