專利名稱：一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換器型方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置，屬于測(cè)試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于空間氣體來(lái)說(shuō)，由于真空度很低和空間的"分子沉"效應(yīng)，氣流大都 表現(xiàn)為不同方向的束流，但是，在地面上的實(shí)驗(yàn)裝置中，氣體分子會(huì)與器壁發(fā) 生碰撞，并且碰撞后的分子按照余弦定律發(fā)射，使得在容器中很快達(dá)到平衡狀 態(tài)，難以形成穩(wěn)定的定向束流。
最初研究關(guān)注的定向流是真空系統(tǒng)中大口徑泵的入口處的氣流，由于泵的 抽速很大，可以認(rèn)為進(jìn)入泵入口的氣體分子不再返回容器，因而形成一定的定 向流，轉(zhuǎn)換器型方向規(guī)也是為了研究這種氣流而最初出現(xiàn)的。隨著研究的進(jìn)行， 發(fā)現(xiàn)方向規(guī)的方向性需要進(jìn)行測(cè)量和確定，產(chǎn)生有良好方向性的定向束流很有 必要。
研究和實(shí)驗(yàn)表明，由長(zhǎng)管流出的氣流由于管的集束效應(yīng)，有一定的方向性，
合理設(shè)計(jì)長(zhǎng)管，方向性角可以達(dá)到30° (傳輸幾率大于最大值50%的氣體分子 分布在與軸線夾角士15。的錐內(nèi))，可以用來(lái)產(chǎn)生定向束流。
圖1是用這種裝置研究規(guī)管方向性的示意圖，閥門1接穩(wěn)壓氣源，2為磁 流體密封傳動(dòng)器，3為連接彎板，長(zhǎng)管4正對(duì)方向規(guī)5，在其入口的軸線上。工 作時(shí)，打開閥門l，氣流從長(zhǎng)管4引入，旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)器2，通過(guò)彎板3引導(dǎo)長(zhǎng)管旋 轉(zhuǎn)一定角度，這個(gè)角度可以從傳動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)角度讀出或者計(jì)算得到，選取不同 的角度，就可以得到方向規(guī)的角響應(yīng)情況。
通過(guò)這種方法可以研究傳統(tǒng)孔入口型方向規(guī)的方向性，但對(duì)于多細(xì)管入口 型和球錐型轉(zhuǎn)換器方向規(guī)，由于規(guī)管本身的方向性很好(方向性角小于30。)， 用這種裝置研究方向性時(shí)會(huì)因?yàn)檠b置產(chǎn)生的氣流分布角度大而掩蓋規(guī)管實(shí)際的 方向性，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè) 試裝置及方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置， 包括方向規(guī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、水冷可烘烤的磁流體密封傳動(dòng)器、 截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器、細(xì)管、進(jìn)氣閥、波紋管、真空室、抽氣口，其特點(diǎn)在 于在真空室的上底面安裝方向規(guī)，下底面接大抽速的真空泵機(jī)組；截頭雙圓 錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器安裝在真空室內(nèi)；通過(guò)進(jìn)氣閥、波紋管和細(xì)管引入氣體；步進(jìn)電 機(jī)通過(guò)磁流體密封傳動(dòng)器驅(qū)動(dòng)截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器低速繞軸旋轉(zhuǎn)；整個(gè)測(cè)試 工作通過(guò)方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試軟件來(lái)完成。
一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試方法為
(1) 測(cè)試前準(zhǔn)備，將方向規(guī)安裝于真空室的法蘭接口上；啟動(dòng)真空抽氣機(jī) 組，使真空室內(nèi)達(dá)到10—7Pa的極限真空度；
(2) 打開進(jìn)氣閥門向真空室內(nèi)充氣，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn)定在 某一數(shù)值；
(3) 連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制單元串行通訊接口，啟動(dòng)準(zhǔn)直性 測(cè)試軟件，測(cè)試軟件運(yùn)行，設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、位置以及采集時(shí)間間隔，并 將準(zhǔn)直器入口旋轉(zhuǎn)到與方向規(guī)入口法線成6 = 90。的位置，采集此時(shí)方向規(guī)的讀 數(shù)P (90。)；
(4) 將準(zhǔn)直器入口旋轉(zhuǎn)到與方向規(guī)入口法線成6 = 0。的位置，采集方向規(guī)的
讀數(shù)P (0。)；
(5) 通過(guò)測(cè)試軟件實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)過(guò)的角度e與方向規(guī)的讀數(shù)p (e),并自動(dòng)計(jì) 算角度e時(shí)的定向流通過(guò)率w的- ，)_，Q°);
\ ,尸(0°)—戶(90°)
(6) (句為o. 5時(shí)的角度e的兩倍Ae為方向規(guī)的方向性平面角。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
(1) 采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)PLC控制步進(jìn)電機(jī)，解決了旋轉(zhuǎn)角度的精確 定位與測(cè)量問(wèn)題；
(2) 采用水冷可烘烤的磁流體密封傳動(dòng)器，該傳動(dòng)器具有密封性能好、幾乎無(wú)泄漏等特點(diǎn)，解決了 10—7Pa的真空密封問(wèn)題；
(3) 準(zhǔn)直器采用截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有很高的準(zhǔn)直性，可以產(chǎn)生很 好方向性的定向束流。
(4) 真空室采用圓柱形容器，圓柱短且直徑大，使得真空室中的氣體很快
被抽出，減小了與器壁碰撞的分子對(duì)方向規(guī)的影響。


圖1為準(zhǔn)直器為長(zhǎng)管的方向規(guī)準(zhǔn)直性測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為準(zhǔn)直器為截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)的方向規(guī)準(zhǔn)直性測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)一閥門、2 —磁流體密封傳動(dòng)器、3—連接彎板、4一細(xì)長(zhǎng)管、5、 6 一方向規(guī)、7 —工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、8 —步進(jìn)電機(jī)、9一水冷可烘烤的磁流體密封傳 動(dòng)器、10 —截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器、ll一細(xì)管、12 —進(jìn)氣閥、13 —波紋管、14 一真空室、15 —抽氣口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖2所示，本發(fā)明一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置由方向規(guī)6、工業(yè)控制計(jì) 算機(jī)7、步進(jìn)電機(jī)8、水冷可烘烤的磁流體密封傳動(dòng)器9、截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直 器10、細(xì)管ll、進(jìn)氣閥12、波紋管13、真空室14、抽氣口15組成。
在真空室14的上底面安裝方向規(guī)6，下底面連接大抽速的真空泵機(jī)組。真 空室14采用00. 50mX0. 50m的柱形容器，選用真空熔煉的特殊SUS316L不銹鋼 制作。截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器10安裝在真空室14內(nèi)，其孔半徑為4mm、錐高(與 錐間距相等)為60mm、錐傾角為120°，仍選用真空熔煉的特殊SUS316L不銹鋼 制作。通過(guò)進(jìn)氣閥、波紋管和細(xì)管引入氣體，進(jìn)氣閥12采用面密封微調(diào)閥，波 紋管和細(xì)管的直徑為2. 5mm。步進(jìn)電機(jī)8通過(guò)磁流體密封傳動(dòng)器9驅(qū)動(dòng)截頭雙 圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器10低速繞軸旋轉(zhuǎn)，磁流體密封傳動(dòng)器9的泄漏量小于l(T ，a.m7s;抽氣口的直徑為0.25m，真空室14的極限真空度為10—7Pa。 實(shí)施例
(1)將方向規(guī)6安裝于真空室14的法蘭接口上；啟動(dòng)真空抽氣機(jī)組，使真
空室14內(nèi)達(dá)到l(T7Pa的極限真空度(2. 4X l(TPa);(2) 打開進(jìn)氣閥12向真空室14內(nèi)充氣，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn) 定在某一數(shù)值(8.6Xl(TPa);
(3) 連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7與步進(jìn)電機(jī)8的控制單元串行通訊接口，啟動(dòng) 準(zhǔn)直性測(cè)試軟件，測(cè)試軟件運(yùn)行，設(shè)定電機(jī)8的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、位置以及采集時(shí) 間間隔，并將準(zhǔn)直器10的入口旋轉(zhuǎn)到與方向規(guī)6的入口法線成"90。的位置， 采集此時(shí)方向規(guī)的讀數(shù)P (90°) (7.2X10—BPa);
(4) 將準(zhǔn)直器10的入口旋轉(zhuǎn)到與方向規(guī)6的入口法線成^0。的位置，采 集方向規(guī)的讀數(shù)P (0°) (3. 8X10—''Pa);
(5) 通過(guò)測(cè)試軟件實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)過(guò)的角度e (7°)與方向規(guī)的讀數(shù)p (e)
(2.3X10—5pa)，并自動(dòng)計(jì)算角度e時(shí)的定向流通過(guò)率a^^^^^(0. 51);
, 尸(0°)_尸(90°)
(6) w(力為o.5時(shí)的角度e的兩倍Ae為方向規(guī)的方向性平面角(14°)。
權(quán)利要求
1、一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置，其特征在于包括方向規(guī)(6)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)、步進(jìn)電機(jī)(8)、水冷可烘烤的磁流體密封傳動(dòng)器(9)、截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器(10)、細(xì)管(11)、進(jìn)氣閥(12)、波紋管(13)、真空室(14)、抽氣口(15)；在真空室(14)的上底面安裝方向規(guī)(6)，下底面通過(guò)法蘭接大抽速的真空泵機(jī)組；截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器(10)安裝在真空室(14)內(nèi)；通過(guò)進(jìn)氣閥(12)、波紋管(13)和細(xì)管(11)引入氣體；步進(jìn)電機(jī)(8)通過(guò)磁流體密封傳動(dòng)器(9)驅(qū)動(dòng)截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器(10)繞軸旋轉(zhuǎn)。
2、 一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試方法為(1) 測(cè)試前準(zhǔn)備，將方向規(guī)安裝于真空室的法蘭接口上；啟動(dòng)真空抽氣機(jī) 組，使真空室內(nèi)達(dá)到10—7Pa的極限真空度；(2) 打開進(jìn)氣閥門向真空室內(nèi)充氣，調(diào)節(jié)氣體流量，使參考規(guī)讀數(shù)穩(wěn)定在 某一數(shù)值；(3) 連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制單元串行通訊接口，啟動(dòng)準(zhǔn)直性 測(cè)試軟件，測(cè)試軟件運(yùn)行，設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、位置以及采集時(shí)間間隔，并 將準(zhǔn)直器入口旋轉(zhuǎn)到與方向規(guī)入口法線成^ = 90。的位置，采集此時(shí)方向規(guī)的讀 數(shù)P (90。)；(4) 將準(zhǔn)直器入口旋轉(zhuǎn)到與方向規(guī)入口法線成0 = 0。的位置，采集方向規(guī)的讀數(shù)P (0°);(5) 通過(guò)測(cè)試軟件實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)過(guò)的角度e與方向規(guī)的讀數(shù)p (e)，并自動(dòng)計(jì)算角度6時(shí)的定向流通過(guò)率^的=P，)-，Q°)(6) w(w為0.5時(shí)的角度e的兩倍Ae為方向規(guī)的方向性平面角。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置，所述真空室的材 料可以采用真空熔煉的特殊316L不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換器型方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試裝置，屬于測(cè)試領(lǐng)域。本發(fā)明的裝置包括方向規(guī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、水冷可烘烤的磁流體密封傳動(dòng)器、截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器、細(xì)管、進(jìn)氣閥、波紋管、真空室、抽氣口等部件。在真空室的上底面安裝方向規(guī)，下底面接大抽速的真空泵機(jī)組；截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器安裝在真空室內(nèi)；通過(guò)進(jìn)氣閥、波紋管和細(xì)管引入氣體；步進(jìn)電機(jī)通過(guò)磁流體密封傳動(dòng)器驅(qū)動(dòng)截頭雙圓錐結(jié)構(gòu)準(zhǔn)直器低速繞軸旋轉(zhuǎn)；整個(gè)測(cè)試工作通過(guò)方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試軟件來(lái)完成。本發(fā)明提高了方向規(guī)的準(zhǔn)直性測(cè)試精度和自動(dòng)化程度，且結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單方便，可以用于轉(zhuǎn)換器方向規(guī)的方向性角測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B13/00GK101469977SQ20071030453
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者焱 馮, 盧耀文, 張滌新, 成永軍, 趙光平 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所