一种用于模拟空间大气环境的装置及模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于空间探测设备技术领域，具体涉及一种用于模拟空间大气环境的装置，该装置包括：标准流量成分精密调控子装置、压力成分校测子装置和系统控制器；标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置相互连接，系统控制器分别与标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置连接，系统控制器分别对标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置进行数据采集和控制，标准流量成分精密调控子装置将多个气样进行混合，生成混合气体，直至达到所需的大气环境，并将对应的混合气体输入至压力成分校测子装置，并进行气体压力和气体成分校准，直至达到待校准仪器所需的校准环境，从而对待校准仪器完成校准。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟空间大气环境的装置及模拟方法
本专利技术属于空间探测设备
，具体涉及一种用于模拟空间大气环境的装置及模拟方法。
技术介绍
对于运行在地面至宇宙空间中的大气测量仪器，其可测量大气压力、大气成分以及大气温度等参数。但是，在使用大气测量仪器前，均需对大气测量仪器进行测量校准，才能确保其功能和性能正常；因此结合仪器的测试测量需求，综合设计了模拟空间大气环境的装置，用于给大气测量仪器测试。该模拟装置可模拟空间大气环境的压力、成分以及温度，各项指标覆盖地球表面至宇宙空间，可模拟对流层、平流层、中间层、热层以及行星大气层的状态。现有的模拟空间大气环境装置仅含有压力获得器和压力成分测量器，通过压力获得器和压力成分测量器的连接，模拟空间大气环境，对待校准仪器进行校准，但是，现有的模拟装置仅能模拟单一窄量程的压力变化，无法实现大量程的压力变化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有技术存在上述缺陷，本专利技术提出了一种用于模拟空间大气环境的装置，可模拟空间大气环境的空间大气压力、空间大气成分以及空间大气温度，各项指标覆盖地球表面至宇宙空间(空间大气压力模拟范围覆盖1×10-8～1×105Pa(覆盖极高真空、超高真空、低真空、低气压、大气压等全量程)，测得空间大气成分包括：He、N2、Ne、O2、Ar、CO2、Kr和Xe，空间大气温度为-40℃～+300℃。本专利技术提供了一种用于模拟空间大气环境的装置，该装置包括：标准流量成分精密调控子装置、压力成分校测子装置和系统控制器；标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置相互连接，系统控制器分别与标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置连接，系统控制器分别对标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置进行数据采集和控制，标准流量成分精密调控子装置将多个气样进行混合，生成混合气体，直至达到所需的大气环境，并将对应的混合气体输入至压力成分校测子装置，并进行气体压力和气体成分校准，直至达到待校准仪器所需的校准环境，即模拟空间大气环境，从而对待校准仪器完成校准。作为上述技术方案的改进之一，所述标准流量成分精密调控子装置包括：多个标准气样源、标准气样流量控制器、第一压力成分测量器、动态标准气样混合室和标准气样压力器；多个标准气样源与标准气样流量控制器密封连接，标准气样流量控制器和第一压力成分测量器相互密封连接，动态标准气样混合室分别与第一压力成分测量器和标准气样压力器密封连接；多个标准气样源、标准气样流量控制器、第一压力成分测量器和标准气样压力器均位于控制台面下，标准气样流量控制器位于多个标准气样源之上，第一压力成分测量器位于标准气样流量控制器之上，标准气样压力器位于第一压力成分测量器的一侧；标准气样压力器通过密封件与位于控制台面上的动态标准气样混合室密封连接。作为上述技术方案的改进之一，所述标准气样压力器包括：分子泵、第一前级泵和第一机械泵；分子泵、第一前级泵和第一机械泵彼此串行连接；第一机械泵控制动态标准气样混合室内的混合气体压力在10510-1Pa之间，形成初级真空环境；分子泵和第一前级泵共同控制动态标准气样混合室内的混合气体压力在10-410-1Pa之间，形成二级真空环境。作为上述技术方案的改进之一，所述第一压力成分测量器包括并行设置的真空计、第一残余气体分析器和薄膜规；真空计、第一残余气体分析器和薄膜规分别通过管道与动态标准气样混合室密封连接；压力计安装在动态压力成分标准校测室内；真空计测量动态标准气样混合室在二级真空环境下的混合气体压力，第一残余气体分析器测量动态标准气样混合室内的残余混合气体的气体成分，薄膜规测量动态标准气样混合室内的在初级真空环境下的混合气体压力。作为上述技术方案的改进之一，所述压力成分校测子装置包括：动态流导器动态压力成分标准校测室、第二压力成分测量器和压力获得器；压力获得器位于控制台面之下，并与设置在控制台面上的动态压力成分标准校测室密封连接；动态压力成分标准校测室分别与压力获得器、动态流导器和第二压力成分测量器密封连接；动态流导器通过管道将动态标准气样混合室和动态压力成分标准校测室密封连接。作为上述技术方案的改进之一，所述压力获得器包括：串联分子泵、第二前级泵和第二机械泵；串联分子泵、第二前级泵和第二机械泵彼此串行连接；第二机械泵控制动态压力成分标准校测室内的混合气体压力在10510-1Pa之间，形成初级真空环境；串联分子泵和第二前级泵控制动态压力成分标准校测室内的混合气体压力在10-810-1Pa之间，形成三级真空环境。作为上述技术方案的改进之一，所述动态流导器包括串行连接的小孔流导和阀门；阀门安装在动态压力成分标准校测室顶部，小孔流导设置在导入动态压力成分标准校测室的进口处，且小孔流导与外部的管道连接，小孔流导与外部的管道连接，通过阀门的开启或关闭，控制导入动态压力成分标准校测室内的气体流导。作为上述技术方案的改进之一，所述第二压力成分测量器包括并行设置的压力计和第二残余气体分析器；压力计和第二残余气体分析器分别与动态压力成分标准校测室密封连接；压力计测量动态压力成分标准校测室内在10-8105Pa范围内的混合气体压力，第二残余气体分析器监测动态压力成分标准校测室内的残余气体成分。作为上述技术方案的改进之一，所述系统控制器包括：加热控制器、供电控制器、安全保护装置和数据采集器；所述加热控制器，用于控制动态压力成分标准校测室、串联分子泵、第一前级泵和第二前级泵的加热温度；所述供电控制器，用于进行电压转换，将380V市电转换成压力成分校测子装置、标准流量成分精密调控子装置所需的电源；所述安全保护装置，用于对压力计、真空计、第一残余气体分析器和第二残余气体分析器进行过载保护，避免受损；所述数据采集器，用于采集压力计和真空计的混合气体的气体压力和气体成分，并进行分析和处理，再通过指令控制压力计和真空计。本专利技术还提供了一种用于模拟空间大气环境的装置的模拟方法，该方法通过上述装置实现，该方法包括：多个标准气样源提供不同的气样，标准气样流量控制器控制每个气样的气体流量，将经过控制的不同气样输入至预先抽真空的动态标准气样混合室内进行混合，获得混合气体；第一压力成分测量器实时测量动态标准气样混合室内的不同真空环境下混合气体的气体压力和气体成分，数据采集器采集该混合气体的气体压力和气体成分，并控制标准气样压力器，进而控制动态标准气样混合室内的混合气体的气体压力，达到初级真空环境或二级真空环境，并将对应的混合气体输入至动态压力成分标准校测室内；第二压力成分测量器实时测量动态压力成分标准校测室内的不同真空环境下混合气体的气体压力和气体成分，数据采集器采集该混合气体的气体压力和气体成分，并控制压力获得器，并通过动态流导器，控制导入预先抽真空的动态压力成分标准校测室内的混合气体的气体流量，达到初级真空环境或三级真空环境，模拟不同真空环境下的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，该装置包括：标准流量成分精密调控子装置、压力成分校测子装置和系统控制器；/n标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置相互连接，系统控制器分别与标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置连接，系统控制器分别对标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置进行数据采集和控制，标准流量成分精密调控子装置将多个气样进行混合，生成混合气体，直至达到所需的大气环境，并将对应的混合气体输入至压力成分校测子装置，并进行气体压力和气体成分校准，直至达到待校准仪器所需的校准环境，即模拟空间大气环境，从而对待校准仪器完成校准。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，该装置包括：标准流量成分精密调控子装置、压力成分校测子装置和系统控制器；
标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置相互连接，系统控制器分别与标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置连接，系统控制器分别对标准流量成分精密调控子装置和压力成分校测子装置进行数据采集和控制，标准流量成分精密调控子装置将多个气样进行混合，生成混合气体，直至达到所需的大气环境，并将对应的混合气体输入至压力成分校测子装置，并进行气体压力和气体成分校准，直至达到待校准仪器所需的校准环境，即模拟空间大气环境，从而对待校准仪器完成校准。


2.根据权利要求1所述的用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，所述标准流量成分精密调控子装置包括：多个标准气样源(1)、标准气样流量控制器(2)、第一压力成分测量器(3)、动态标准气样混合室(4)和标准气样压力器(16)；
多个标准气样源(1)与标准气样流量控制器(2)密封连接，标准气样流量控制器(2)和第一压力成分测量器(3)相互密封连接，动态标准气样混合室(4)分别与第一压力成分测量器(3)和标准气样压力器(16)密封连接；
多个标准气样源(1)、标准气样流量控制器(2)、第一压力成分测量器(3)和标准气样压力器(16)均位于控制台面(13)下，标准气样流量控制器(2)位于多个标准气样源(1)之上，第一压力成分测量器(3)位于标准气样流量控制器(2)之上，标准气样压力器(16)位于第一压力成分测量器(3)的一侧；标准气样压力器(16)通过密封件(14)与位于控制台面(13)上的动态标准气样混合室(4)密封连接。


3.根据权利要求2所述的用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，所述标准气样压力器(16)包括：分子泵(24)、第一前级泵(25)和第一机械泵(26)；
分子泵(24)、第一前级泵(25)和第一机械泵(26)彼此串行连接；第一机械泵(26)控制动态标准气样混合室(4)内的混合气体压力在之间，形成初级真空环境；第一分子泵(24)和第一前级泵(25)共同控制动态标准气样混合室(4)内的混合气体压力在之间，形成二级真空环境。


4.根据权利要求2所述的用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，所述第一压力成分测量器(3)包括并行设置的真空计(18)、第一残余气体分析器(17)和薄膜规(19)；真空计(18)、第一残余气体分析器(17)和薄膜规(19)分别通过管道(15)与动态标准气样混合室(4)密封连接；
真空计(18)测量动态标准气样混合室(4)在二级真空环境下的混合气体压力，第一残余气体分析器(17)测量动态标准气样混合室(4)内的残余混合气体的气体成分，薄膜规(19)测量动态标准气样混合室(4)内的在初级真空环境下的混合气体压力。


5.根据权利要求1所述的用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，所述压力成分校测子装置包括：动态流导器(5)、动态压力成分标准校测室(6)、第二压力成分测量器(7)和压力获得器(8)；
压力获得器(8)位于控制台面(13)之下，并与设置在控制台面(13)上的动态压力成分标准校测室(6)密封连接；动态压力成分标准校测室(6)分别与压力获得器(8)、动态流导器(5)和第二压力成分测量器(7)密封连接；动态流导器(5)通过管道(15)将动态标准气样混合室(4)和动态压力成分标准校测室(6)密封连接。


6.根据权利要求5所述的用于模拟空间大气环境的装置，其特征在于，所述压力获得器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永平，李佳，王玉洁，郑晓亮，王馨悦，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11