航天器單機產(chǎn)品真空室檢漏法測量結果的不確定度評定

　　航天器推進(jìn)系統的單機產(chǎn)品的漏率測試往往采用氦質(zhì)譜真空室檢漏法，研究該方法測量結果的不確定度評定具有重要的工程應用價(jià)值。本文首先對真空室檢漏法的原理進(jìn)行了分析探討，并從不確定的基礎理論出發(fā)系統地研究了氦質(zhì)譜真空室檢漏法測量結果的不確定度評定方法，并結合工作的具體案例給出了評價(jià)的具體步驟。

　　真空室檢漏法由于其具有較高的靈敏度，且可以模擬航天器單機產(chǎn)品工作的真實(shí)環(huán)境，因此已廣泛應用于現階段航天器推進(jìn)系統的單機產(chǎn)品的檢漏測試。當然，該種方法也可應用于小衛星的整星檢漏測試。值得一提的是，真空室檢漏法在某些文獻中也稱(chēng)為“加壓真空檢漏法”，本文則采用文獻中的名稱(chēng)。通常，真空室法的檢漏系統示意圖如圖1 所示，當然還有其它的系統示意圖，如將檢漏儀直接接在真空室上等，具體可參考文獻。

圖1 真空室法檢漏系統示意圖

　　本文重點(diǎn)闡述現已廣泛使用的如圖1 所示的真空室法的檢漏系統示意圖，其基本原理是利用真空校準漏孔比對被檢漏孔來(lái)進(jìn)行測試。具體的試驗過(guò)程是：首先建立一個(gè)符合真空室檢漏方法并滿(mǎn)足檢漏靈敏度要求的檢漏系統。對真空室抽真空，達到檢漏要求的真空度時(shí)打開(kāi)截止閥，使真空室與已經(jīng)工作的檢漏儀連接，在儀器穩定后記錄系統本底值，然后打開(kāi)真空校準漏孔，待儀器示值穩定，記錄反應值，關(guān)閉真空校準漏孔等待儀器回到本底初值，對被檢件充入工作壓力的氦氣，記錄檢漏儀的反應值，從而達到檢漏目的。目前航天器推進(jìn)系統的單機產(chǎn)品的檢漏測試結果只能給出測量值，卻不能給出評價(jià)測試結果的參數———不確定度。本文嘗試從測試系統的不確定度和隨機因素所引起的不確定度兩方面對氦質(zhì)譜真空室檢漏法測量結果的不確定度進(jìn)行研究。

2、真空室檢漏法測量結果不確定度來(lái)源分析

　　真空室檢漏法不確定度的來(lái)源主要有以下幾個(gè)方面：氦質(zhì)譜檢漏儀、真空校準漏孔、測試環(huán)境、測試時(shí)間和不同操作者等。但在對真空室檢漏法測量結果的不確定度進(jìn)行評定時(shí)，卻很難將以上各個(gè)影響因素的不確定度分量分別量化，然后再進(jìn)行合成。原因在于有些因素是耦合的，如在測試不同操作者引入的不確定度分量時(shí)，會(huì )不可避免地將測試環(huán)境等因素引起的不確定度分量帶入了。因此，可將以上影響因素分成檢漏測試系統效應不確定度以及隨機因素引起的不確定度兩部分組成。其中，檢漏測試系統的不確定度將考慮氦質(zhì)譜檢漏儀、真空校準漏孔等檢漏測試系統的重要組成部分導致的不確定度，這一部分不確定度是固定的；隨機因素引起的不確定度則包含了測試環(huán)境、不同操作者、測試時(shí)間等其它因素而帶來(lái)的不確定度，是不確定的，與具體每次檢漏測試的條件是相關(guān)的。

4、討論

　　該被檢件其實(shí)是真空標準漏孔，其標稱(chēng)值為2.60×10- 7 Pa·m3/s,U=18.0%(k=2)， 由國防科技工業(yè)真空一級計量站提供，因此可以認為是被檢件的真值。若測試結果的置信水平為0.95，則真值將絕大部分落在測試結果的區間內，如圖2所示。圖中，細線(xiàn)部分為真值范圍，粗線(xiàn)部分為航天器單機產(chǎn)品真空室檢漏法的測試結果。圖3給出了置信水平為0.99 的分析圖。由圖3 可見(jiàn)，真值全部落在測試結果的范圍內。因此，可以認為評定結果正確。被檢件最終測試結果由公式(24)給出。

圖2 測試結果取包含因子k=2 時(shí)的分析圖圖3 測試結果取包含因子k=3 時(shí)的分析圖

5、結束語(yǔ)

　　本文基于不確定度的基礎理論，對航天器單機產(chǎn)品的真空室檢漏法測量結果的不確定度從測試的系統影響因素和隨機影響因素兩方面進(jìn)行了研究，通過(guò)實(shí)際案例證明了該評定方法的正確性。本文的評價(jià)方法將對其它真空檢漏方法測量結果的不確定度評定具有一定的參考意義。