СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ КОЛЬЦЕВЫХ ЛАЗЕРНЫХ ГИРОСКОПОВ
METHOD OF LOCALIZATION OF LEAKINESS OF RING LASER GYROSCOPES

Изобретение относится к области лазерной техники и касается способа локализации негерметичности в кольцевых моноблочных лазерных гироскопах, предназначенных для измерения угловой скорости вращения.
Известен способ контроля герметичности газонаполненного и запаянного изделия, заключающийся в размещении изделия в вакуумной камере и оценке утечки, откачивание газа из вакуумной камеры ведут до получения установившегося потока газа, соответствующего фоновому, измеряют поток газа от контрольной течи, а оценку утечки ведут путем сравнивания этих двух потоков, причем изделие признают годным, если фоновый поток меньше потока контрольной течи [Патент РФ №2105278, авторов Морозова B.C., Казакова Ю.И., Щербакова Э.В., Липняка Л.В., опубликованный 20.02.1998 г.]. При этом согласно изобретению положительный эффект достигается в результате обеспечения возможности в объективной оценке степени герметичности изделия, которая достигается в результате сравнения фонового сигнала, состоящего из фона самой барокамеры, фона изделия и потока негерметичности изделия с потоком контрольной течи.
Недостатком данного способа является его низкая чувствительность для определения негерметичности кольцевых лазерных гироскопов, не позволяющая регистрировать негерметичность меньше порога чувствительности течеискателя, т.е. менее .
Известен другой способ масс-спектрометрического контроля герметичности моноблочных газовых лазеров [Патент РФ №2153657, авторов Голяева Ю.Д., Пузанова А.Г., Маш Л.Д., Пролейко Э.П., Шитовой Н.А., опубликованный 27.07.2000 г.]. Данный способ включает в себя создание замкнутых объемов с обеих сторон контролируемой оболочки лазера, откачку внутреннего объема вместе с анализатором пробного газа до высокого вакуума, накопление в контролируемой оболочке пробного газа путем прекращения откачки из нее пробного газа, при откачке остальных газов, и регистрацию изменения фоновой величины пика пробного газа за контрольное время, выбираемое на участке линейного нарастания величины пика пробного газа, возобновление откачки внутреннего объема вместе с анализатором, подачу пробного газа во внешний замкнутый объем, накопление в контролируемой оболочке пробного газа путем прекращения откачки из нее пробного газа при откачке остальных газов, регистрацию изменения суммарной величины пика пробного газа за то же контрольное время и оценку герметичности изделия по разности суммарной и фоновой величин пика пробного газа за контрольное время. Особенность способа состоит в том, что измерение фонового потока пробного газа повторяют до тех пор, пока зависимость интенсивности фонового потока пробного газа от времени при соседних измерениях не будет совпадать по крутизне и интенсивности с точностью до 10%, но не менее 3 раз, а при накоплении пробного газа анализатор оставляют подключенным к контролируемой оболочке и прекращение откачки и регистрацию суммарной величины пика пробного газа производят через время задержки после заполнения пробным газом внешнего замкнутого объема, которое определяется конструкцией лазера и пробным газом и не может быть меньше времени установления стационарного потока пробного газа через дефекты поверхностей, соединяемых вакуумплотно способом оптического контакта, при этом лазер считают герметичным, если измеренная зависимость потока пробного газа от времени отличается по крутизне и интенсивности от зависимости фонового потока пробного газа от времени не более чем на 10%.
Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет определять герметичность кольцевого лазерного гироскопа, отпаянного от вакуумного поста.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа [Патент РФ №2541707, авторов Маш Л.Д., Симоненко Е.В., Сухова Е.В., Филатова Е.И., опубликованный 20.02.2015 г.].
Данный способ включает использование для оценки герметичности пробного газа, выбор аналитических пар спектральных линий пробного и рабочего газов для оценки концентрации пробного газа, построение калибровочной зависимости относительной интенсивности выбранной аналитической пары от концентрации пробного газа, регистрацию спектра излучения тлеющего разряда контролируемого лазера, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа, создание замкнутого объема вокруг контролируемой оболочки лазера, заполнение указанного замкнутого объема пробным газом, накопление в контролируемом лазере пробного газа, регистрацию линий пробного газа в спектре излучения тлеющего разряда после хранения в среде пробного газа, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа и оценку герметичности изделия по разности измеренных концентраций пробных газов до и после контрольного времени хранения. В качестве пробного используют газ, не являющийся рабочим газом для данного лазера или типичным примесным газом и имеющий в выбранной спектральной области линии, не перекрывающиеся линиями основных газов или молекулярных полос типичных примесных газов, обладающих высокой интенсивностью при низких концентрациях пробного газа. Недостатком прототипа является то, что данный способ позволяет определять только суммарную негерметичность лазерного гироскопа и не позволяет выявлять конкретные места негерметичности. Также интенсивность используемой в прототипе спектральной линии аргона 419,1 нм не позволяет выявлять течи поток натекания, через которые менее .
Технической задачей предлагаемого изобретения является однозначная локализация негерметичности лазерных гироскопов, которая позволяет выявлять источник разгерметизации, которым может являться соединение деталей методом оптического контакта, либо индиевое уплотнение электродов. Также предлагаемое изобретение позволяет расширить диапазон регистрируемых течей и повысить чувствительность испытаний за счет использования спектральной линии аргона 811,5 нм, интенсивность которой в 4 раза выше, чем используемой в прототипе линии аргона 419,1 нм.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В кольцевом лазерном гироскопе 1 с гелий-неоновой смесью возбуждают тлеющий разряд, устанавливают рабочий ток и регистрируют спектр излучения.
Затем разряд гасят и устанавливают герметичный колпачок 2 на деталь, соединенную с корпусом гироскопа методом оптического контакта - зеркала 3, либо через индиевое уплотнение 4 - электроды 5. На фиг. 1 представлена схема размещения герметичного колпачка на катоде кольцевого лазерного гироскопа.
Под колпачок с избыточным давлением подают индикаторный газ 6, например аргон, и выдерживают под давлением в течение заданного промежутка времени. После выдержки под давлением в кольцевом лазерном гироскопе вновь возбуждают разряд и контролируют появление спектральной линии индикаторного газа в спектре излучения гелий-неоновоголазера. Появление спектральной линии индикаторного газа напрямую свидетельствует о том, что источником разгерметизации является данная деталь. Далее последовательно колпачок устанавливается на все детали гироскопа, которые могут являться источниками негерметичности.
При этом рост интенсивности спектральной линии индикаторного газа после установки на каждую деталь будет однозначно указывать на негерметичность соединения данной детали с корпусом гироскопа методом оптического контакта либо через индиевое уплотнение.
На фиг. 2 представлен спектр излучения кольцевого лазерного гироскопа в диапазоне длин волн от 810 нм до 815 нм. На фиг. 3 представлен спектр излучения лазерного гироскопа после выдержки под колпачком катода, установленного через индиевое уплотнение. В спектре наблюдается появление спектральной линии индикаторного газа - аргона с длиной волны 811,5 нм. Это свидетельствует о негерметичности соединения катода с корпусом лазерного гироскопа через индиевое уплотнение.
Использование предлагаемого изобретения позволяет сократить время, необходимое для выявления причин разгерметизации, а также позволяет оперативно устранять недостатки технологического процесса при герметизации деталей лазерного гироскопа методом оптического контакта либо через индиевое уплотнение.