航天器在轨泄漏的非接触式超声定量漏孔大小的确定方法

1.航天器在轨泄漏的非接触式超声定量漏孔大小的确定方法，包括检漏步骤、漏孔定位步骤以及漏孔大小的确定步骤，其中
1)检漏步骤，利用非接触式的压电式超声传感器对航天器密封舱体进行巡检，检测到的超声信号经放大滤波后，经采样频率为500kHz，采样点数为2048的AD转换实现模数转换，再对所得的时域信号进行20kHz-80kHz带通滤波，对滤波后的信号进行2048个点的FFT处理，形成频谱；对整个频域的幅度进行幅度最大值判断，记幅度最大值为MAX，且其该最大值对应的频率记为Fmax，对37kHz-43kHz范围内的幅度进行累加记为SUM1，对55kHz-65kHz范围内的幅度进行累加记为SUM2，两者的比记为能优比N，当Fmax落在
37kHz-43kHz之间,且该最大值MAX>0.002V的无泄漏阈值，且SUM1≥0.19V,且N>1.8阈值，则可判断附近有泄漏发生；否则不满足其中任意条件均判断为无泄漏；
2)漏孔定位，步骤1)判断泄漏有发生时，探测位置并不一定是漏孔的中心位置，此时利用所述的传感器在轨继续以5mm/s的速度沿密封舱壁在原巡检方向继续移动，实时观察其37kHz-43kHz范围内的幅度变化，并将37kHz-43kHz频率范围内的每个频率点对应的幅度值进行累加，当该累加值随移动而发生先上升后下降的情况时，则其累加值的极值点处为漏孔中心的最大可疑泄漏位置；而后以该点为起点沿垂直于原移动路线先向上检测60mm后，再向下检测120mm，在这个过程中实时观测所述累加值的变化，出现先上升后下降，存在极值点时，该点位置即可认定为漏孔中心位置；
3)漏孔大小确定：确定漏孔中心位置后，对检测到的泄漏信号进行FFT变换后得到频谱，频谱中频率在37kHz-43kHz范围内幅度的最大值记为MAX’，对37kHz-43kHz范围内的幅度进行累加记为SUM1’，对55kHz-65kHz范围内的幅度进行累加记为SUM2’，两者的比记为N’，检测距离为L；结合0.3mm～2.0mm之间不同的漏孔在轨条件下的泄漏超声特征频谱，根据SUM1’、SUM2’、L、N’的数值通过查表法进行漏孔大小确定，其中检测距离是超声传感器端面到漏孔中心舱壁处的距离；将检测设备移动到离舱体壁面距离60mm处，记为L＝60mm，当0.02V0.8-1.0mm；当0.03V0.05V,SUM1’>2V,则漏孔大小为IV级约为2.0mm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，漏点定位方法在判断泄漏存在后进行，先水平进行巡检，后进行垂直巡检，可准确确定漏孔中心位置。

航天器在轨泄漏的非接触式超声定量漏孔大小的确定方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于航天器总装检漏技术领域，具体来说涉及一种航天器在轨泄漏的非接触式超声定量漏孔大小的确定方法。\n背景技术\n[0002] 随着声学检测技术的发展，根据气动声学的原理，非接触式的超声检漏方法应运而生，在工业泄漏检测领域的应用越来越广泛，多利用国外进口的非接触式超声检漏仪对压力容器、压力管道等进行检测，通过沿器壁的巡检，通过观测其某一特定频率下的或时域的峰峰值的幅度发生突变增高则判断附近发生泄漏，但均不能准确确定漏孔的中心位置以及评估泄漏的大小，仅仅实现了定性地判断泄漏，效率低，准确性低，漏孔定位不准确，仅能给出一个定性的范围。因此，目前国内外没有相关的成熟的非接触式超声泄漏定量评估方法，无法准确确定漏孔中心位置，也无法定量评估漏孔大小；与此同时，在航天领域目前没有能够对航天器在轨泄漏的定量评估方法，美国NASA曾利用超声检漏仪对国际空间站进行了漏点的定位，但也仅是利用观测某一特定频率幅度的变化来定性判断泄漏的存在，无法评估泄漏大小以及漏孔的中心位置。而航天器在轨检漏方法还有光学方法、压力检测法等，但目前这些方法基本上处于原理性突破阶段。因此，本领域急需一种定量评估方法，满足载人航天器在轨检漏的需求。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提供一种航天器在轨泄漏的非接触式超声定量漏孔大小的确定方法，具有泄漏检测，漏孔定位，漏孔确定及评估的能力。可适用于真空容器的泄漏的检测，更可满足载人航天器在轨泄漏的检测的漏孔定位及泄漏评价的需求。\n[0004] 本发明的航天器在轨泄漏的非接触式超声定量漏孔大小的确定方法，包括检漏步骤、漏孔定位步骤以及漏孔大小的确定步骤，其中:\n[0005] 1)检漏步骤，利用超声检漏设备对航天器密封舱体进行巡检，检测到的超声信号经放大滤波后，经采样频率为500kHz，采样点数为2048的AD转换实现模数转换，再对所得的时域信号进行20kHz-80kHz带通滤波，对滤波后的信号进行2048个点的FFT处理，形成频谱；对整个频域的幅度进行幅度最大值判断，记幅度最大值为MAX，且其该最大值对应的频率记为Fmax，对37kHz-43kHz范围内的幅度进行累加记为SUM1，对55kHz-65kHz范围内的幅度进行累加记为SUM2，两者的比记为能优比N，当Fmax落在37kHz-43kHz之间,且该最大值MAX>0.002的无泄漏阈值，且SUM1≥0.19,且N>1.8阈值，则可判断附近有泄漏发生；否则不满足其中任意条件均判断为无泄漏。\n[0006] 2)漏孔定位，步骤1)判断泄漏有发生时，探测位置并不一定是漏孔的中心位置，此时利用上述设备在轨继续以5mm/s的速度沿密封舱壁在原巡检方向继续移动，实时观察其37kHz-43kHz范围内的幅度变化，并将37kHz-43kHz频率范围内的每个频率点对应的幅度值进行累加，当该累加值随移动而发生先上升后下降的情况时，则其累加值的极值点处为漏孔中心的最大可疑泄漏位置；而后以该点为起点沿垂直于原移动路线先向上检测60mm后，再向下检测120mm，在这个过程中实时观测所述累加值的变化，出现先上升后下降，存在极值点时，该点位置即可认定为漏孔中心位置；\n[0007] 3)漏孔大小确定：确定漏孔中心位置后，对检测到的泄漏信号进行FFT变换后得到频谱，频谱中频率在37kHz-43kHz范围内幅度的最大值记为MAX’，对37kHz-43kHz范围内的幅度进行累加记为SUM1’，对55kHz-65kHz范围内的幅度进行累加记为SUM2’，两者的比记为N’，检测距离为L；结合0.3mm～2.0mm之间不同的漏孔在轨条件下的泄漏超声特征频谱，根据SUM1’、SUM2’、L、N’的数值通过查表法进行漏孔大小确定，其中检测距离是超声传感器端面到漏孔中心舱壁处的距离；将检测设备移动到离舱体壁面距离60mm处，记为L＝60mm，当0.02V0.05V,SUM1’>2V,则漏孔大小为IV级约为2.0mm。\n[0008] 进一步地，若漏孔评估等级为I级或II级，则将漏孔移动至检测距离为20mm的位置，L＝20；当评估等级为II级时，MAX’<0.03V,SUM1’<0.9V,SUM2’<0.1V,则漏孔为0.8mm，否则漏孔为1.0mm；当漏孔评估等级为I级时，当0.03V0.002V的无泄漏阈值，且SUM1≥0.19V,且N>1.8阈值，则可判断附近有泄漏发生；否则不满足其中任意条件均判断为无泄漏，从而实现泄漏状态确定[1.3]；\n[0027] 3)当检漏判断无泄漏情况时，则继续按原线路巡检[2.1],进行步骤1所述内容；\n[0028] 4)当检漏判断为有泄漏发生时，则利用非接触超声在轨泄漏检测设备继续以\n5mm/s的速度沿密封舱壁在原巡检方向继续巡检[2.1]，实时观察其\n[0029] 37kHz-43kHz范围内的幅度变化，并将37kHz-43kHz频率范围内的每个频率点对应的幅度值进行累加，实时确定极值点[2.2]，当该累加值随移动而发生先上升后下降的情况，累加值的极值点处为漏孔中心第一可疑位置；若峰值无明显变化，则继续巡检；\n[0030] 5)以漏孔中心第一可疑处为中心，沿垂直于原线路巡检[2.3]，先向上检测60mm后，再向下检测120mm，在这个过程中实时观测上述的累加值的变化，出现先上升后下降，存在极值点时，该点位置即可认定为漏孔中心位置，从而确定漏孔中心位置[2.4]；\n[0031] 6)当确定了漏孔中心位置后，则可根据激光测距的数据，调整超声在轨泄漏检测设备至距离漏孔中心位置距离为60mm处，进行泄漏超声检测[3.1]；\n[0032] 7)对检测到的泄漏信号进行FFT变换后得到频谱，根据频谱特征评估漏孔等级[3.2]；频谱中频率在37kHz-43kHz范围内幅度的最大值记为MAX’，对37kHz-43kHz范围内的幅度进行累加记为SUM1’，对55kHz-65kHz范围内的幅度进行累加记为SUM2’，两者的比记为N’，检测距离为L；结合0.3mm-2.0mm之间不同的漏孔在轨条件下的泄漏超声特征频谱，根据SUM1’、SUM2’、L、N’等数值以及判断的逻辑关系，通过查表法进行漏孔大小的评估。将检测设备移动到离舱体壁面距离60mm处，记为L＝60mm，当0.02V0.05V,SUM1’>2V,则漏孔大小为IV级约为2.0mm；\n[0033] 评估漏孔等级完成后，判断漏孔等级[3.3]；当漏孔等级为I级或II级时，调整超声泄漏检测设备至距离漏孔中心位置距离为20mm处继续检测泄漏超声信号[3.4]，L＝20；\n泄漏超声信号进行FFT变换后得到频谱，根据频谱特征，进一步确定漏孔尺寸[3.5]；当评估等级为II级时，MAX’<0.03,SUM1’<0.9,SUM2’<0.1,则漏孔为0.8mm，否则漏孔为1.0mm；\n当漏孔评估等级为I级时，当0.03V