[实用新型]一种方向规的准直性测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种转换器型方向规的准直性测试装置及方法，属于测试领域。

背景技术

对于空间气体来说，由于真空度很低和空间的“分子沉”效应，气流大都表现为不同方向的束流，但是，在地面上的实验装置中，气体分子会与器壁发生碰撞，并且碰撞后的分子按照余弦定律发射，使得在容器中很快达到平衡状态，难以形成稳定的定向束流。

最初研究关注的定向流是真空系统中大口径泵的入口处的气流，由于泵的抽速很大，可以认为进入泵入口的气体分子不再返回容器，因而形成一定的定向流，转换器型方向规也是为了研究这种气流而最初出现的。随着研究的进行，发现方向规的方向性需要进行测量和确定，产生有良好方向性的定向束流很有必要。

研究和实验表明，由长管流出的气流由于管的集束效应，有一定的方向性，合理设计长管，方向性角可以达到30°(传输几率大于最大值50％的气体分子分布在与轴线夹角±15°的锥内)，可以用来产生定向束流。

图1是用这种装置研究规管方向性的示意图，阀门1接稳压气源，2为磁流体密封传动器，3为连接弯板，长管4正对方向规5，在其入口的轴线上。工作时，打开阀门1，气流从长管4引入，旋转传动器2，通过弯板3引导长管旋转一定角度，这个角度可以从传动器的旋转角度读出或者计算得到，选取不同的角度，就可以得到方向规的角响应情况。

通过这种方法可以研究传统孔入口型方向规的方向性，但对于多细管入口型和球锥型转换器方向规，由于规管本身的方向性很好(方向性角小于30°)，用这种装置研究方向性时会因为装置产生的气流分布角度大而掩盖规管实际的方向性，无法完成实验目的。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种方向规的准直性测试装置及方法。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：一种方向规的准直性测试装置，包括方向规、工业控制计算机、步进电机、水冷可烘烤的磁流体密封传动器、截头双圆锥结构准直器、细管、进气阀、波纹管、真空室、抽气口，其特点在于：在真空室的上底面安装方向规，下底面接大抽速的真空泵机组；截头双圆锥结构准直器安装在真空室内；通过进气阀、波纹管和细管引入气体；步进电机通过磁流体密封传动器驱动截头双圆锥结构准直器低速绕轴旋转；整个测试工作通过方向规的准直性测试软件来完成。

一种方向规的准直性测试方法为：

(1)测试前准备，将方向规安装于真空室的法兰接口上；启动真空抽气机组，使真空室内达到10^-7Pa的极限真空度；

(2)打开进气阀门向真空室内充气，调节气体流量，使参考规读数稳定在某一数值；

(3)连接工业控制计算机与步进电机控制单元串行通讯接口，启动准直性测试软件，测试软件运行，设定电机转速、转向、位置以及采集时间间隔，并将准直器入口旋转到与方向规入口法线成θ＝90°的位置，采集此时方向规的读数P(90°)；

(4)将准直器入口旋转到与方向规入口法线成θ＝0°的位置，采集方向规的读数P(0°)；

(5)通过测试软件实时采集转过的角度θ与方向规的读数P(θ)，并自动计算角度θ时的定向流通过率

(6)ω(θ)为0.5时的角度θ的两倍Δθ为方向规的方向性平面角。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)采用工业控制计算机通过PLC控制步进电机，解决了旋转角度的精确定位与测量问题；

(2)采用水冷可烘烤的磁流体密封传动器，该传动器具有密封性能好、几乎无泄漏等特点，解决了10^-7Pa的真空密封问题；

(3)准直器采用截头双圆锥结构，该结构具有很高的准直性，可以产生很好方向性的定向束流。

(4)真空室采用圆柱形容器，圆柱短且直径大，使得真空室中的气体很快被抽出，减小了与器壁碰撞的分子对方向规的影响。

附图说明

图1为准直器为长管的方向规准直性测试装置的结构示意图。

图2为准直器为截头双圆锥结构的方向规准直性测试装置的结构示意图。

图中：1—阀门、2—磁流体密封传动器、3—连接弯板、4—细长管、5、6—方向规、7—工业控制计算机、8—步进电机、9—水冷可烘烤的磁流体密封传动器、10—截头双圆锥结构准直器、11—细管、12—进气阀、13—波纹管、14—真空室、15—抽气口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。