[發明專利]航天器在軌泄漏定向方法

有效

• 申請號: 201410594547.9
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104374532B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 綦磊;孟冬輝;孫立臣;閆榮鑫;王勇;孫偉;郎冠卿;李曉陽;竇威;任國華;李唯丹
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種航天器在軌泄漏定向方法，使用8陣元L型聲發射傳感器陣列、8個前置放大器和8通道信號采集分析儀，傳感器陣列通過耦合劑固定在航天器艙體內表面上，傳感器陣列與前置放大器、信號采集分析儀電通信，所述方法使用L型聲發射傳感器陣列對其周圍R＝2m的圓范圍內進行泄漏測試，泄漏發生時，泄漏氣體與泄漏孔的孔壁摩擦產生的聲發射信號沿器壁不斷傳播，各陣元同步采集泄漏聲發射信號，經過放大及濾波處理，將信號傳輸到信號采集分析儀中，通過檢測泄漏聲發射信號能量的變化，判斷泄漏是否發生，確定發生泄漏時，對漏孔進行波束掃描，確定漏孔的方向。

技術領域

本發明涉及一種航天器在軌泄漏檢測與漏孔定向方法，屬于航天器在軌檢漏技術領域。

背景技術

隨著人類航天活動的日益頻繁，空間碎片的數量急劇增加，在軌運行的航天器受到空間碎片撞擊而發生泄漏的概率顯著增大。而航天器的正常運行、航天員的生活、工作以及生命安全都需要航天器提供一個穩定的大氣環境，這就對各密封艙段提出了高可靠性的密封要求。

目前，國內外已經對在軌航天器泄漏檢測、定向技術做了一定的研究工作，研究的方法主要包括光學法，壓力變化法，電阻變化法，氣體電離法，超聲法等。而這些方法或因為靈敏度差、或因為操作復雜等均沒有得到廣泛應用。因此，本領域急需一種泄漏定向方法，滿足載人航天器在軌檢漏的需求。

此外，波束形成定向方法常用于雷達領域，由于泄漏信號為非穩態隨機信號，且噪聲復雜，常規波束形成定向結果并不穩定，也不能滿足工程需要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種航天器在軌泄漏檢測與漏孔定向方法，可適用于載人航天器在軌實時泄漏檢測與漏孔定向，也可適用環模設備等真空容器的泄漏檢測。這種方法根據蘭姆波頻率不同波速不同的特征，將泄漏聲信號分為多個頻段，通過各頻段對應的波速計算時延，進而計算定向角度，最終根據不同權值將各頻段下計算得出的定向角度進行加權處理，我們稱之為頻速加權波束形成定向；全部陣元完成一次采樣稱之為一拍，利用多拍數據完成定向運算并取平均值，我們稱之為多拍頻速加權波束形成定向。

本發明采用了如下的技術方案來實現該目的：

一種航天器在軌泄漏定向方法，使用8陣元L型聲發射傳感器陣列、8個前置放大器和8通道信號采集分析儀，8陣元傳感器陣列通過耦合劑固定在航天器艙體內表面上，傳感器陣列與前置放大器、信號采集分析儀電通信，所述方法使用8陣元L型聲發射傳感器陣列對其周圍R＝2m的圓范圍內進行泄漏檢測，泄漏發生時，泄漏氣體與泄漏孔的孔壁摩擦產生的聲發射信號沿器壁不斷傳播，各陣元同步采集泄漏聲發射信號，經過放大及濾波處理，將信號傳輸到信號采集分析儀中，通過檢測泄漏聲發射信號能量的變化，判斷泄漏是否發生，確定發生泄漏時，對漏孔進行波束掃描，確定漏孔的方向。

其中，實時檢測傳感器陣列各陣元接收到的泄漏聲發射信號時，以3MB/s的采樣頻率分別對各陣元采集長度為300kB的信號，對信號進行40kHz高通濾波后，當信號能量突然增大5倍以上，判斷為有泄漏發生。

其中，耦合劑為7501真空脂、凡士林、甘油等。

進一步地，泄漏發生時，分別將各陣元采集到的300kB信號，均勻分為10份，每份30kB，記為信號Ψi(tj+t),i代表各陣元，tj代表第j拍信號的起始時刻，t表示時間。

進一步地，各信號進行濾波，濾波后的信號記為Ψim(tj+t),其中m代表頻段標號，其他同上；

進一步地，設泄漏點與1號陣元的連線與L陣短邊(1、2、3、4陣元連線)夾角為θ，則θ的取值范圍為0°到90°，測定聲波在航天器艙體內傳播速度vm(不同頻段波速)，測定陣元間距為D，根據下式計算聲波傳播到1號陣元與聲波傳播到i號陣元的距離差為：

d_i＝(i-1)D·cosθ(i＝2,3,4)