高精度微小压力传感器在航天器舱门快速检漏中的关键作用

北京时间2016年10月19日凌晨，神舟十一号飞船追上了天宫二号，和它紧紧连接在一起。早上，“天宫”的大门徐徐开启，航天员景海鹏、陈冬像游鱼般先后飘入。设置在天宫二号内部的镜头记录了这历史性的瞬间。无论是“天宫”还是飞船，舱门技术含量绝不简单。通过从中国航天科技集团了解到，航天员在太空飞行期间要经历多次穿舱活动，都需要打开和关闭舱门。舱门是否密封良好，对维持舱内气体具有决定性作用。同时，精准快速检测舱门的密封性也至关重要。

从上世纪90年代开始，航天科技集团瞄准国家空间技术发展，开展了国家863课题“空间飞行器动静密封材料”研究，研制出的密封材料符合欧空局及美国宇航局空间材料筛选标准，达到国外同类材料先进水平。天宫二号作为我国第一个真正意义上的空间实验室，其系列密封件产品规格更多，安全性、稳定性要求更高，除了要求密封性能安全可靠，还要求材料安全无毒，能经受住-70℃到200℃高低温交变、高真空、强紫外辐射、带点粒子辐照和原子氧侵蚀等复杂环境的长期考验，不产生降解、老化和龟裂。密封材料的规格多样，形状各异，大的直径长达一米多，小的只有十几毫米，要求舱体密封件可安全使用30年。

早期飞船采用整舱加压，通过监测舱压的变化来检测舱门的密封性。这种方法准确、可靠，但耗时较长，对于早期无人飞船任务来说影响不大，但在分秒必争的航天员空间试验任务中会浪费大量时间，迫切需要改进检测手段。

在此背景下，我国成功研发舱门快速检漏仪，实现了对舱门和对接面快速、准确检漏，填补了国内在该领域的空白。目前，舱门快速检漏仪已成为载人航天飞行器的“标配”设备。舱门关闭后，门体上的两道密封圈与门框之间会形成一个“小舱”。这种微小压力检测装置创新性地利用了舱门的特有结构，在工作时向小舱内充入一定量的检测气体，通过监测小舱内压力的变化来判断舱门的密封情况。如果发生泄漏，它会立刻发出报警指示。航天员要对舱门进行处理，经过再次检漏合格后，才能进入舱内。

利用压力变化比较快速和明显的特点，检测装置可以在几分钟内快速给出测试结果。检测装置的核心部件内部采用高精度微小压力传感器检测，并输出被检小舱的压力信号变化，利用电控单元中的高准确度脉冲频率采集技术，能够将气体压力采集精度控制在十几帕，保证了快速检漏结果的准确性。高精度微小压力传感器是整套检测装置的核心关键，据了解，这种高精度微小压力传感器具有自主知识产权，从压力敏感芯片到信号处理电路全部采用国产，摆脱了核心部件依赖进口的困局。