[发明专利]一种多角度原子氧试验在线监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种多角度原子氧试验在线监测装置及监测方法，该装置包含：试验舱体；原子氧发生器及控制系统，其包含：原子氧发生器和原子氧发生器控制系统；频率测试系统，其包含：频率探测系统和频率接收系统；机械控制及压电系统，其包含：位移控制机构、厚度监控平台、试验样品、温控平台和振动反馈控制；真空系统；支撑平台，及，厚度监控系统。本发明的多角度原子氧试验在线监测装置及监测方法，可以有效解决地面原子氧试验过程中试验样品剥蚀情况与原子氧累积通量的关系；减少了试验过程中出罐称重检测环节，避免了过程测试误差，提高了原子氧试验数据准确度，实现对多角度原子氧侵蚀在线监测，推进了航天产品的研发、应用及研制进度。

技术领域

本发明涉及长寿命、低轨道的航天器空间原子氧环境性能测试领域，具体来说，涉及一种多角度原子氧试验在线监测装置及方法。

背景技术

近地轨道(LEO)是指高度在200km～700km的轨道，由于航天器较高的运行速度和原子氧较大的氧化性，此轨道空间的航天器外表面暴露材料都会遭受到原子氧的严重威胁。空间飞行试验对于研究宇航材料的原子氧效应，测试材料在轨寿命期间的主要功能及性能的变化具有无与伦比的优势，但飞行试验成本极高、搭载机会少，因此，地面模拟试验仍具有极其重要的现实意义。

为此对地面原子氧试验试验方法及原子氧在线监测提出要求。李涛的专利“用于长寿命航天器材料的抗原子氧性能的测试方法”，对试验样品处理、真空、温度控制等方面提出创新设计。郑阔海文章“低地球轨道航天器不同攻角原子氧通量密度计算模型”，采用编程设计方法对原子氧通量密度进行了计算。姜海富专利“航天器用带防护涂层材料碎片和原子氧作用试验方法”，提出对带防护涂层材料空间碎片和原子氧环境下的性能退化状况评估方法。杨生胜的“一种原子氧积分通量测量方法及原子氧传感器”，采用基于惠斯顿电桥的方法进行原子氧通量测量，但该方法对于温度环境比较敏感。

然而，未见对多角度原子氧试验在线监测装置及方法，地面使用的原子氧模拟设备主要可以分为热等离子体型和定向束流型两大类。目前多数产品的原子氧试验机理尚不清晰，且试验过程存在随意性。在不可能研制出与LEO空间真实原子氧作用环境相同的地面模拟设备的前提下，研究人员基本都采用效应等效的办法。但地面加速试验带来的与实际空间环境的一系列差异，可能会影响到原子氧效应的等效性。这种差异主要包括以下几个方面：

1.地面加速试验只能模拟垂直角度；

2.地面试验中可能会出现试验中断，对样品存在带来影响；

3.地面试验中可能会出现称重时导致试验样品破坏；

4.空间中存在高低温、辐照等综合环境。

截至目前，原子氧地面模拟试验尚未形成强制的标准试验规范，这直接导致原子氧试验测试中试验人员不在不同的试验方法和试验条件中进行选择。即使是非常有经验的研究人员，不同的试验过程也可能会影响到试验结果的重复性和有效性。

发明内容

本发明的目的是为解决地面原子氧试验在线监测的问题，设计了一种在线监测装置，针对地面原子氧模拟试验，对不同角度的原子氧侵蚀进行在线监测。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种多角度原子氧试验在线监测装置，其包含：

试验舱体；

安装在试验舱体上的原子氧发生器及控制系统，其包含：原子氧发生器和原子氧发生器控制系统；

安装在试验舱体上的频率测试系统，其包含：频率探测系统和频率接收系统；

安装在试验舱体上的机械控制及压电系统，其包含：位移控制机构、厚度监控平台、试验样品、温控平台和振动反馈控制；

与试验舱体连通的真空系统；

用于固定试验舱体的支撑平台，及