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1、航天器环境工程第29卷第5期522SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2012年10月真空热试验热电偶测温参考点分析改进221,2孙兴华，苏新明，陶涛（1.可靠性与环境工程技术重点实验室；2.北京卫星环境工程研究所：北京100094）摘要：热电偶测温系统是真空热试验中最常用的温度测量系统，温度参考点是热电偶测温系统的重要组成部分。文章分析了热电偶温度参考点的各项技术要求，为参考点结构设计、热设计、电装工艺等提供了依据；同时结合温度参考点的现状，为简化操作，降低使用风险，提出
2、了一种优化改进结构方案，并进行了热分析计算以及试验验证，结果表明该方案完全满足参考点各项技术要求。关键词：真空热试验；热电偶；温度参考点；热分析计算；试验验证中图分类号：TH811;V416.5文献标识码：B文章编号：1673-1379(2012)05-0522-05DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2012.05.0090引言偶，测温电缆选用聚四氟乙烯作绝缘层的AF-200型50芯电缆，电连接器统一使用Y2型50针航空真空热试验是航天器研制过程中为了验证热插头，温度参考点则采
3、用内置公用参考点接线方设计、考核系统性能和暴露工艺缺陷等进行的试验式，数据采集和处理系统采集周期一般为1min。项目，试验过程中需要监测大量的温度数据。因此，温度测量系统是航天器真空热试验成败的关键，同时也是空间环境模拟器热试验能力最直观的体现。目前，尽管国内外都在积极研制和尝试新型测温系统，例如无线测温系统、红外摄像测温系统，甚至有些空间机构已经计划将新型温度测量系统纳入[1]空间环境模拟器的标准配套设备，但热电偶测温系统凭借其灵敏度高、稳定可靠、互换性好、价格低廉等特点，将在相当长一段时期仍然是真
4、空热试验中最具优势的温度测量系统。图1热电偶测温系统示意图Fig.1Schematicdiagramofthermocoupletemperature温度参考点作为热电偶测温系统的重要组成measurementsystem部分，直接关系到整个测温系统的精度和可靠性。如图2所示，根据热电偶测温原理及中间温度多年的使用经验表明，目前真空热试验热电偶测温定律[2]：系统普遍采用的内置温度参考点，在操作便易性、EAB(T,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)，(1)可靠性以及温度场的稳定性等方面仍
5、然存在不足式中，EAB(T,T0)、EAB(T,Tn)和EAB(Tn,T0)分别为热和改进空间，这也是本文的研究目的。电偶AB在接点温度分别为(T,T0)、(T,Tn)、(Tn,T0)1真空热试验热电偶测温系统时的电动势。热电偶测温系统一般由热电偶、测温电缆、温度参考点、数据采集及处理系统组成。国内空间环境模拟器普遍采用的热电偶测温系统及接线方式图2热电偶测温原理示意图如图1所示。其中，传感器采用T型铜-康铜热电Fig.2Principlediagramofthermocoupletemperatur
6、emeasurement————————————收稿日期：2012-02-03；修回日期：2012-09-20基金项目：北京卫星环境工程研究所可靠性改进课题作者简介：孙兴华（1982—），男，硕士学位，研究方向为航天器真空热试验技术。E-mail:sandflying@126.com。第5期孙兴华等：真空热试验热电偶测温参考点分析改进523真空热试验中使用的铜-康铜热电偶都是经过2.1温度参考点现状分析标定的，供方以分度表的形式提供同批次热电偶在目前，国内系统级真空热试验普遍采用内置式参考端温度为0℃
7、时，测量端在不同温度（通常是温度参考点，即将温度参考点放置在环境模拟器在-200～200℃范围内，每隔0.1℃标定一次）时内，结构如图3所示。其中底座采用绝热性能良好回路中的电动势EAB(T,0)。根据公式(1)，有的聚四氟乙烯材料，外壳是不锈钢薄板材料，主体EAB(T,T0)=EAB(T,0)−EAB(T0,0)，(2)结构为热容较大的紫铜，容腔内用于集中放置热电其中EAB(T,T0)可由测量仪器测出。如果知道参考端偶参考端，使用时需注入导热硅脂。的温度T0，则可以由分度表查询得到EAB(T0,0)
8、；这样就可以计算出EAB(T,0)；此时，测量端的温度T就可以根据分度表计算得出。可以看出，分度表的使用以及参考端温度的测量对测温系统的准确度十分重要。分度表中温度T和电动势EAB(T,0)的对应关系图3温度参考点结构现状是离散的。如果想知道在任意温度下对应的电动Fig.3Structureofthecurrenttemperaturereferenceequipment根据长期使用的效果和经验，这种结构和形式势，或者在已知电动势情况下求温度值，就需要对
