舱外电连接器空间环境综合应力下低温试验装置及方法

技术领域

本发明属于宇航电连接器测试技术领域，涉及一种舱外电连接器空间环境综合应力下低温试验装置及试验方法。

背景技术

根据舱外宇航用电连接器产品在低温环境下的使用条件，要求在-100℃、-110℃、-191℃等多个温度条件下进行多应力场景下的耐低温能力考核试验。目前，所有元器件低温贮存试验方法均为静态条件下的单一应力试验，无法满足舱外电连接器在力学应力及温度应力作用下的动态监测性能变化的试验检测要求，针对此问题，需要设计一种特殊测试装置及方法满足上述试验需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种舱外电连接器空间环境综合应力下低温试验装置及试验方法，解决现有电连接器低温试验方法为静态条件下的单一应力试验无法满足舱外电连接器在力学应力及温度应力作用下的动态监测性能的问题。

本发明解决技术的方案是：

一种舱外电连接器空间环境综合应力下低温试验装置，包括液氮储存箱、箱盖、定位螺母、转动盘、连接管、安装支架、电连接器、温度传感器、安装板、拉绳、温度显示器、电性能测试设备、拉力计和插合推杆；

液氮储存箱为空心柱状结构，配有箱盖；连接管为中空结构，穿过箱盖进入液氮储存箱中，所述连接管与箱盖通过螺纹固连；位于液氮储存箱内的连接管底端与安装支架固连，位于液氮储存箱外的连接管通过外螺纹与定位螺母固连，且所述定位螺母与箱盖贴合，转动盘通过定位螺母固定在液氮储存箱外的连接管顶端；

安装板固定在安装支架底部，电连接器的插座固定在安装板上；电连接器的插头位于安装支架内，电连接器的插头与插座插合；温度传感器贴于电连接器插头外壳侧面，用于监测箱内不同高度外置的温度；温度显示器通过位于连接管内部的导线与温度传感器连接；电连接器的导线穿过连接管与电性能测试设备连接；

拉绳穿过连接管，下端与电连接器的插头连接，上端露出连接管与拉力计连接；插合推杆穿过连接管，底部与电连接器插头侧面固连，顶部伸出液氮储存箱。

优选的，插合推杆为中空管，中空管底部一体化连接有L型板，L型板上开有螺纹孔，螺钉穿过该螺纹孔与电连接器插头端外壳侧面的螺纹孔锁紧。

优选的，液氮储存箱底部1/3区域为液氮区域，上部为汽化液氮区域，提供不同的低温环境。

优选的，安装支架为镂空结构，下部四角处均开有螺纹孔，上部中心开有一圆孔，连接管底端穿过安装支架上方的圆孔，并通过安装支架上下两侧的安装螺母与安装支架固定。

优选的，安装板为有空腔的方形结构，用于安装电连接器插座，四角处开有圆孔，所述圆孔与安装支架的螺纹孔匹配对应，通过螺钉连接紧固。

优选的，安装板能够拆卸更换，以满足不同规格和型号的电连接器。

优选的，通过转动转动盘带动连接管及电连接器上下移动。

优选的，电性能测试设备包括瞬断测试仪、接触电阻测试仪、绝缘测试仪；所述电性能测试设备用于对电连接器在不同低温条件下的瞬断情况、动态接触电阻、绝缘性能进行实时监测。

一种舱外电连接器空间环境综合应力下低温试验方法，包括：

a、向液氮储存箱中加入液氮，直到液氮装满液氮储存箱体积的1/3；

b、将连接管一端通过螺母与安装支架固定，另一端穿过箱盖并与箱盖螺纹连接，定位螺母螺纹固定在连接管伸出端，与所述箱盖贴合，转动盘通过安装螺母固定在连接管顶端；

c、把电连接器插座安装在安装板上，将电连接器插头与插座对接，将电连接器插头尾端的分离绳用拉绳绑紧，拉绳穿过连接管后另一端连接拉力计；将温度传感器贴装在电连接器外表面，然后通过连接管内的导线外接温度显示器；

d、将电连接器的导线穿过连接管外接电性能测试设备；将插合推杆中空管端穿过连接管伸出箱盖，插合推杆底部通过螺钉与电连接器插头外壳侧面锁紧；

e、将安装板通过固定螺钉与安装支架固定，整理好导线后将电连接器深入液氮储存箱内，盖好箱盖；

f、转动转动盘上下移动电连接器，使电连接器处于液氮储存箱上部汽化液氮区域，在移动过程中读取温度传感器传出的温度数据，直到温度达到所需低温值条件后停止移动电连接器，根据温度数据微调电连接器高度位置直到温度传感器温度值稳定；

g、通过电性能测试设备监控该低温条件下的电连接器瞬断情况、动态接触电阻、绝缘性能；通过拉力计拉拔拉绳使电连接器的插头与插座解锁分离，通过拉力计读取分离力，然后通过插合推杆将电连接器的插头与插座再次插合；

h、重复步骤f和g，监控试验所需的不同低温条件下的瞬断情况、动态接触电阻和绝缘性能，并测试不同低温条件下的插头与插座解锁分离的分离力值。

本发明与现有技术相比的有益效果是：现有电连接器低温测试技术主要为静态条件下的单一应力试验测试，本发明根据舱外宇航用电连接器的低温环境实际使用条件，针对性的设计一款低温试验测试装置，通过动态调整电连接器的高度实现不同温度和不同振动频率的综合应力变化，同步外接测试设备对电连接器的性能进行实时监测，具有模拟真实环境评估舱外电连接器在极低温环境及机械应力等综合应力下的耐受能力的优势，实现电连接器在各低温条件下的力学应力及温度应力作用下的电性能动态监测。

附图说明

图1为本发明电连接器耐低温能力的测试装置的总图(不含插合推杆)；

图2为本发明电连接器耐低温能力的测试装置的液氮储存箱外部结构放大示意图；

图3为本发明电连接器耐低温能力的测试装置的液氮储存箱内部结构放大示意图；

图4为本发明电连接器耐低温能力的测试装置含插合推杆的示意图；

图5为本发明插合推杆图；

图中：1—液氮储存箱、2—箱盖、3—定位螺母、4—转动盘、5—安装螺母、6—连接管、7—安装支架、8—电连接器、9—温度传感器、10—安装板、11—固定螺钉、12—拉绳、13—温度显示器、14—电性能测试设备、15—拉力计、16—插合推杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

实施例：

如图1-4所示，本发明的舱外宇航用电连接器耐低温能力的测试装置，包括液氮储存箱1、箱盖2、定位螺母3、转动盘4、安装螺母5、连接管6、安装支架7、电连接器8、温度传感器9、安装板10、固定螺钉11、拉绳12、温度显示器13、电性能测试设备14、拉力计15和插合推杆16。

液氮储存箱1为一柱状结构，配有箱盖2，将装置分为箱内和箱外两部分，两部分通过连接管6连接。液氮储存箱1底部1/3区域为液氮区域，上部为汽化液氮区域，提供不同的低温环境。连接管6为中空结构，两端外侧均有外螺纹，拉绳12和导线可从连接管6内穿过，箱盖2中心位置开有内螺纹通孔，可使连接管6上部的外螺纹穿过，起到固定连接管6的作用。所述安装支架7和转动盘4均通过上下两个安装螺母5与连接管固定。

安装板10为有空腔的方形结构，方便安装电连接器插座，四角处开有四个圆孔，安装板10可以拆卸进行更换以满足不同规格和型号的电连接器。安装支架7为镂空结构，下部四角处开有四个螺纹孔，上部中心开有一圆孔。电连接器的插座固定安装在安装板上，电连接器的插头与插座插合到位。电连接器的插头位于安装支架中。安装板与安装支架四个角通过固定螺钉11锁紧，连接管下端穿过安装支架上方的圆孔，支架上下两侧各通过一个安装螺母固定。温度传感器贴于电连接器插头外壳侧面，通过穿过连接管内的导线与外部的温度显示器13连接，用于监测箱内不同高度位置的温度。

定位螺母3旋进连接管上部，与箱盖2贴合起到定位作用，转动盘4安装于连接管顶部位置，通过两个螺母进行锁紧固定，通过转动转动盘4可以带动整个连接管及电连接器上下移动。拉力计15与拉绳12上端连接，拉绳12穿过连接管，下端与电连接器插头连接，通过拉力计拉拔拉绳达到插头与插座解锁分离。电连接器8的导线穿过连接管与电性能测试设备14连接。

如图5所示，插合推杆16为中空管，底部连接有L型板的结构，中空管端可以自由穿过连接管6伸出液氮储存箱1，L型板端上开有两个螺纹孔，通过该螺纹孔用螺钉可以与电连接器8的插头端外壳侧面开有的螺纹孔锁紧，便于通过插合推杆16将分离后电连接器8插头与插座进行插合操作。

电性能测试设备包括瞬断测试仪、接触电阻测试仪、绝缘测试仪；所述电性能测试设备用于对电连接器在不同低温条件下的瞬断情况、动态接触电阻、绝缘性能进行实时监测。

本发明中，安装支架7可通过固定螺钉11将安装板10固定，安装板10上可安装电连接器8，安装板10可进行更换适配不同规格型号电连接器8，转动转动盘4可以转动以带动连接管6上下移动使电连接器8处在液氮储存箱1内不同高度位置。通过外部的温度显示器13可以监测贴装在电连接器8外侧的温度传感器9在液氮储存箱1不同位置高度的温度、电性能测试设备14可以监测低温条件下的瞬断情况或动态接触电阻、绝缘等性能，如需测试低温条件下电连接器8的分离性能可通过拉力计15拉拔拉绳12达到插头与插座解锁分离取得分离力。然后用手握住插合推杆16伸出液氮储存箱1的中空管端进行电连接器8插头与插座的插合，可将电连接器8插头与插座进行再次插合后，再测试不同低温条件下的插头与插座的分离力，可达到在不同低温环境下多次插合与分离操作。

本发明测试装置的工作原理：液氮存储在液氮储存箱中，储存箱底部为液态氮，上部为液氮汽化气体。由于液氮汽化需吸热，离液氮越近温度越低，离液氮越远温度越高，因此随着离底部液氮高度增加，储存箱内的温度逐渐升高，储存箱内在高度方向存在温度差，可满足不同低温条件下的电连接器性能测试。

一种舱外宇航用电连接器耐低温能力的测试方法，其特征在于步骤如下：

a、向低温液氮储存箱1中加入液氮，直到液氮装满储存箱体积的1/3左右；

b、将安装支架7、箱盖2、连接管6、定位螺母3、转动盘4等用安装螺母5组装好；组装方式为：将连接管一端通过螺母与安装支架固定，另一端穿过箱盖并与箱盖螺纹连接，定位螺母螺纹固定在连接管伸出端，与所述箱盖贴合，转动盘通过安装螺母固定在连接管顶端。

c、把电连接器8插座安装在安装板上，对接好电连接器8插头，将电连接器8插头尾端的分离绳用拉绳12绑紧，拉绳12穿过连接管6后另一端连接拉力计15。将温度传感器9贴装在电连接器8外表面，然后通过连接管6外接温度显示器13。

d、将电连接器8尾端的导线穿过连接管6外接电性能测试设备14，对电连接器8在不同低温条件下进行瞬断情况或动态接触电阻、绝缘等进行实时监测。将插合推杆16中空管端穿过连接管6伸出液氮储存箱1，L型板端上的两个螺纹孔用螺钉与电连接器8的插头端外壳侧面开有的螺纹孔锁紧。

e、将安装板10通过固定螺钉11与安装支架7固定，整理好导线后将电连接器8深入液氮储存箱1内，盖好箱盖2。

f、然后转动转动盘4使电连接器8上下移动，使电连接器8处于液氮储存箱1上部汽化液氮区域，在移动过程中读取温度传感器9传出的温度数据，直到温度达到所需低温值条件后停止继续移动电连接器8，然后根据温度数据微调电连接器8高度位置直到传感器9温度值稳定。

g、通过外部连接的电性能测试设备14监控该低温条件下的瞬断情况或动态接触电阻、绝缘等性能。通过拉力计15拉拔拉绳12达到电连接器8的插头与插座解锁分离，读取分离力，然后通过插合推杆16将电连接器8的插头与插座再次插合。

h、继续转动转动盘4上下方向移动电连接器8，达到其余试验所需的低温条件，监控其试验所需的低温条件下的瞬断情况或动态接触电阻、绝缘等性能，并且测试不同低温条件下插头与插座解锁分离的分离力值。

本发明能够模拟真空低温环境评估舱外电连接器8在极低温环境及机械应力等综合应力下的耐受能力。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。