氦質(zhì)譜正壓累積檢漏不確定度評定的最小二乘法應(yīng)用研究

2014-04-10 薛長利 .國防科技大學(xué)航天與材料工程學(xué)院

  通過對中國小衛(wèi)星所采用的氦質(zhì)譜正壓累積檢漏方法的分析,建立了正壓累積檢漏計算模型及不確定度評定模型。在試驗數(shù)據(jù)計算分析及不確定度分析中引入最小二乘法,提出了應(yīng)用最小二乘法對一元一次方程的斜率進行A類及B類不確定度評定的方法。通過實例展示了用不確定度評定的過程,驗證了計算模型及不確定度分析模型的正確性及有效性。

  在中國航天器的研制過程中,為保證航天器推進系統(tǒng)的密封性,提高在軌壽命周期,在一系列大型試驗后,均對航天器進行整體檢漏,并經(jīng)常采用氦質(zhì)譜正壓累積檢漏方法。小衛(wèi)星作為航天器新方向,具有尺寸小、重量輕的特點,但受限于推進劑容量,壽命較短。因此,真空技術(shù)網(wǎng)(http://smsksx.com/)認(rèn)為更加科學(xué)、準(zhǔn)確地測量推進系統(tǒng)的密封性,對評估其在軌壽命至關(guān)重要。隨著測量不確定度理論的發(fā)展,將小衛(wèi)星檢漏的數(shù)據(jù)處理與不確定度評定相結(jié)合,成為提高試驗結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性的主要方向。

  最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。它通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。將大量的試驗數(shù)據(jù)利用最小二乘法進行計算處理,并分析檢漏的不確定度,可以方便的計算各環(huán)節(jié)參數(shù),并計算檢漏結(jié)果的不確定度。

  本文將結(jié)合小衛(wèi)星檢漏數(shù)據(jù)處理及不確定度評定的要求,對其中采用的最小二乘法進行應(yīng)用研究,并通過有代表性的檢漏試驗數(shù)據(jù)進行應(yīng)用驗證。

檢漏總不確定度評定

  在某衛(wèi)星檢漏全過程測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,按照檢漏計算模型及不確定度模型進行計算合成,確定各變量的計算值、不確定度分量值及其相對不確定度值。數(shù)據(jù)匯總見表7。由表中分析,對檢漏結(jié)果影響最大的因素為衛(wèi)星漏率測量階段,通過進一步對分量數(shù)據(jù)分析,由于衛(wèi)星漏率接近系統(tǒng)最小可檢,來自檢漏設(shè)備的B類不確定度影響較大,造成分量的相對不確定度貢獻率很大。關(guān)于此問題的研究將另文探討。

表7 某衛(wèi)星漏率計算及其不確定度評定

某衛(wèi)星漏率計算及其不確定度評定

  該衛(wèi)星真空檢漏結(jié)果為8.2×10-7,可認(rèn)為是其真值。表7所示結(jié)果及其不確定度涵蓋真值,且接近真值,但合成不確定度較大,這一方面反映了計算和評定模型的客觀性,同時也反映了該方法在此量級測量不確定度較大的客觀事實。因此本文所論述的模型是正確且可行的。

結(jié)論

  本文針對目前衛(wèi)星檢漏中試驗數(shù)據(jù)的B類不確定度對結(jié)果影響較大的情況,運用最小二乘理論,通過合理簡化,提出了適用于一般線性模型中斜率的B類不確定度計算方法,解決了最小二乘法計算B類不確定度的理論瓶頸問題。在此基礎(chǔ)上研究建立了衛(wèi)星正壓累積檢漏的計算模型及不確定度分析模型,通過典型的試驗數(shù)據(jù)分析實例驗證了模型的正確性。

  文中提出的一元一次線性模型參數(shù)的B類不確定度計算模型,同樣適用于各類符合線性關(guān)系的物理模型參數(shù)的不確定度評定。