[发明专利]一种宽温区空间环境模拟试验系统及方法

权利要求书

1.一种宽温区空间环境模拟试验系统，其特征在于，包括真空容器(1)、外热沉(2)、内热沉(3)、低温电磁阀(4)、GM制冷机(5)和程序控温模块(6)；

所述外热沉(2)和内热沉(3)依次安装固定在真空容器(1)内部，所述外热沉(2)内设有液氮管路(9)，所述低温电磁阀(4)连接到外热沉(2)的液氮管路(9)中，所述GM制冷机(5)与内热沉(3)相连接；

所述外热沉(2)由外到内分别由防辐射屏(7)、电阻式加热丝(8)、液氮管路(9)、紫铜板(10)和电磁接触开关(11)组成；

防辐射屏(7)为两面抛光的不锈钢板，防辐射屏(7)内表面通过聚四氟乙烯垫块绝热安装电阻式加热丝(8)，紫铜板(10)外表面焊接液氮管路(9)。

2.根据权利要求1所述的一种宽温区空间环境模拟试验系统，其特征在于，所述外热沉(2)的周向分为四个区；每个区布置一路液氮管路(9)，每路液氮管路(9)通过低温电磁阀(4)单独通液氮进行冷却；每个区布置一路电阻式加热丝(8)，每路电阻式加热丝(8)通过程序控温模块(6)单独进行供电加热。

3.根据权利要求1所述的一种宽温区空间环境模拟试验系统，其特征在于，所述电磁接触开关(11)固定安装在外热沉(2)紫铜板(10)内表面，通过柔性导热带(12)连接到内热沉(3)外表面，通过通断电控制电磁接触开关(11)的吸合、断开，控制外热沉(2)对内热沉(3)的冷量传递。

4.根据权利要求1所述的一种宽温区空间环境模拟试验系统，其特征在于，所述内热沉(3)分为四个区，每个区表面积相同，每个区外表面通过导热棒(13)连接到一个GM制冷机(5)上，每个区内表面连接一路电阻式加热片(14)；每相邻两个区通过半圆形的柔性连接片(15)连接在一起。

5.根据权利要求4所述的一种宽温区空间环境模拟试验系统，其特征在于，所述内热沉(3)和柔性连接片(15)材料为无氧铜，外表面抛光镀亮镍，发射率小于0.1，内表面喷黑漆，发射率＞0.9。

6.根据权利要求4所述的一种宽温区空间环境模拟试验系统，其特征在于，所述电阻式加热丝(8)和电阻式加热片(14)都连接到程序控温模块(6)中的加热电源，外热沉(2)每个分区布置一个PT100温度传感器，内热沉(3)每个分区布置一个硅二极管温度传感器。

7.一种宽温区空间环境模拟试验方法，其特征在于，所述方法应用如权利要求1-6任一项所述的一种宽温区空间环境模拟试验系统，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：抽真空，开启真空容器(1)连接的真空泵，对真空容器(1)进行抽真空；

步骤S2；降温，将外热沉(2)每一分区液氮管路(9)连接的低温电磁阀(4)打开，向外热沉(2)液氮管路(9)中通入液氮，外热沉(2)开始降温；所述步骤S2中当外热沉(2)降温到100K时，开启GM制冷机(5)，对内热沉(3)进行降温，闭合电磁接触开关(11)，通过外热沉(2)对内热沉(3)进行辅助制冷；监控温度传感器，当内热沉(3)降温到100K以下时，断开电磁接触开关(11)，只依靠GM制冷机(5)对内热沉进行制冷降温，获得极限低温；

步骤S3：升温，关闭GM制冷机(5)，关闭低温电磁阀(4)，并通过程序控温模块(6)中的加热电源对电阻式加热丝(8)和电阻式加热片(14)进行供电加热，实现外热沉和内热沉的升温，获得极限高温；

步骤S4：控温，在极限低温和极限高温之间设定一个任意温度，程序控温模块(6)通过读取温度传感器的温度，并通过与设定温度值进行比较，若温度高于设定温度，则自动控制每一个分区对应的低温电磁阀(4)，通入液氮进行降温；若温度低于设定温度，则自动控制加热电源的功率，对每一个分区对应的电阻式加热丝(8 )和电阻式加热片(14)进行加热。

8.根据权利要求7所述的一种宽温区空间环境模拟试验方法，其特征在于，所述步骤S1中实验舱内处于小于0.0001Pa的真空环境。