[發(fā)明專利]一種多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811087657.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN108974398B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王志彬;馬聚沙;符春娥;陳萌炯;韋祎;徐曉炯;曹佳曄;王訓(xùn)春
• 申請（專利權(quán)）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴

1.一種多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包含：

試驗艙體；

安裝在試驗艙體上的原子氧發(fā)生器及控制系統(tǒng)，其包含：原子氧發(fā)生器和原子氧發(fā)生器控制系統(tǒng)；

安裝在試驗艙體上的頻率測試系統(tǒng)，其包含：頻率探測系統(tǒng)和頻率接收系統(tǒng)；

安裝在試驗艙體上的機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)，其包含：位移控制機(jī)構(gòu)、厚度監(jiān)控平臺、試驗樣品、溫控平臺和振動反饋控制；

與試驗艙體連通的真空系統(tǒng)；

用于固定試驗艙體的支撐平臺，及

與頻率測試系統(tǒng)、機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)通過無線或有線連接的厚度監(jiān)控系統(tǒng)。

2.如權(quán)利要求1所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述厚度監(jiān)控系統(tǒng)能通過在線監(jiān)測試驗樣品厚度變化情況，進(jìn)而得到試驗樣品原子氧剝蝕后厚度變化情況Δd：Δd＝d₀-d，其中，d₀為試驗樣品的初始厚度，d為試驗樣品在線監(jiān)測的實時厚度。

3.如權(quán)利要求1所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)采用了壓電材料層對試驗樣品的頻率進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而得到試驗樣品的實時厚度d，其中，f為測量的諧振頻率，E為試驗樣品的綜合彈性模量，L為試驗樣品的懸空區(qū)域長度,ρ為試驗樣品的綜合密度。

4.如權(quán)利要求1所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)的位移控制機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)試驗樣品的0°～90°轉(zhuǎn)動。

5.如權(quán)利要求1所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的溫控平臺能對試驗樣品的溫度進(jìn)行控制，溫度控制范圍在-180℃～+200℃。

6.一種多角度原子氧試驗在線監(jiān)測方法，采用權(quán)利要求1-5中任意一項所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測裝置，其特征在于，該方法包含：

步驟一，制作試驗樣品，其固支懸空部分長度為L，寬度為b，厚度為d₀；

步驟二，安裝試驗樣品，使得試驗樣品位于厚度監(jiān)控平臺和溫控平臺之間，與振動反饋控制形成機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)；

步驟三，將機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)安裝到試驗艙體上；

步驟四，關(guān)閉試驗艙體，抽真空，達(dá)到10^-3Pa以下，通過位移控制機(jī)構(gòu)調(diào)整試驗樣品表面與原子氧發(fā)生器的角度達(dá)到設(shè)定值；

步驟五，試驗前，通過厚度監(jiān)控系統(tǒng)對試驗樣品的厚度進(jìn)行檢測，記錄試驗前厚度數(shù)據(jù)d₀；

步驟六，打開原子氧發(fā)生器及控制系統(tǒng)開始試驗，測量試驗樣品的實時厚度d；

步驟七，計算厚度變化值Δd：Δd＝d-d₀，對原子氧累計通量進(jìn)行換算，得到設(shè)定角度下的原子氧的累計通量。

7.如權(quán)利要求6所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟六中，通過所述的厚度監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測得到試驗樣品的實時厚度d。

8.如權(quán)利要求6所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟一中，在試驗樣品下表面安裝有一層壓電材料，其厚度為d_x，且d_x：d₀＝0.01～0.1：1。

9.如權(quán)利要求8所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟六中，所述機(jī)械控制及壓電系統(tǒng)通過壓電陶瓷材料對試驗樣品的頻率進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而得到試驗樣品的實時厚度d，其中，f為測量的諧振頻率，E為試驗樣品的綜合彈性模量，L為試驗樣品的懸空區(qū)域長度,ρ為試驗樣品的綜合密度。

10.如權(quán)利要求6所述的多角度原子氧試驗在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟六中，采用所述的溫控平臺對試驗樣品溫度進(jìn)行控制，溫度控制范圍在-180℃～+200℃。