[发明专利]基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置与方法

说明书

本发明涉及一种单脉冲流量测量标准装置，尤其涉及一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置与方法，解决姿轨控发动机推进剂的单脉冲流量难以准确测量的问题。测量装置包括单脉冲控制单元、单脉冲测量单元、常规液路、测控一体化装置及上位机；单脉冲测量单元包括快速响应的位移传感器，将快速响应的位移传感器置于标定好的体积管内，利用位移传感器测量体积管内液位高度变化；体积管截面积已知，面积乘以高度差，即为体积变化量，体积管截面积处处相等，所以流量测量最终转化成液位高度的测量，该方案可以快速测量推进剂的单脉冲流量。

技术领域

本发明涉及一种单脉冲流量测量标准装置，特别是一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量标准装置与方法。该流量测量标准装置结构简单、可行、有效。

背景技术

流量参数是评价姿轨控发动机性能的关键参数，推进剂流量的准确测量，可准确反映并评估发动机性能，对其进行准确测量具有重要意义。姿轨控发动机分为持续工作和脉冲工作两种方式。当发动机工作在持续方式时，为稳态流量；当发动机工作在脉冲方式时，为脉冲流量。

目前姿控发动机脉冲流量测量主要采用质量流量计法及静态质量法；

采用质量流量计进行脉冲流量测量，由于普通质量流量计的电信号输出不能及时响应，用稳态测量结果代替脉冲流量测量结果，测量误差很大，不能及时获取发动机启动瞬间的流量响应曲线，无法进行故障分析诊断。

脉冲流量受电磁阀开关响应时间影响较大。用静态质量法进行平均脉冲流量测量时，通过快速开启、关闭电磁阀连续输出多个流量脉冲，用电子天平称量推进剂质量，用计时器进行计时。由于每个电磁阀的响应时间不同，如脉冲宽度为50ms时，电磁阀的状态可能全开，可能3/4开，可能半开，脉冲流量受电磁阀开度影响极大。

发明内容

为了解决姿轨控发动机推进剂的单脉冲流量难以准确测量的问题，本发明提供了一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量标准装置及方法，实现了姿轨控发动机推进剂的单脉冲流量准确测量问题。

本发明的技术方案为提供一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特殊之处在于：包括单脉冲控制单元、单脉冲测量单元、常规液路、测控一体化装置及上位机；

上述单脉冲控制单元包括沿管路依次设置的气瓶、减压阀、储箱、电磁阀及快速响应电磁阀；上述气瓶内为惰性气体；上述储箱内为待测介质；

上述单脉冲测量单元包括第一阀门、体积管及设置在体积管内的位移传感器，上述位移传感器用于采集体积管内介质液位高度变化；上述第一阀门的入口端与快速响应电磁阀的出口端连接，上述第一阀门的出口端与体积管的进液口连接；

上述常规液路包括第二阀门与孔板，上述第二阀门的入口端与快速响应电磁阀的出口端连接，上述第二阀门的出口端与孔板连接；

上述测控一体化装置用于控制电磁阀、快速响应电磁阀、第一阀门及第二阀门的开关，采集位移传感器的数据，并将数据发送至上位机；

上述上位机包括存储器及处理器，上述存储器内存储计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时，对接收的数据进行以下处理，获得单脉冲质量流量q_M：

式中，S为体积管截面积；ΔL为液位高度变化；t为时间；ρ为体积管内介质密度。

进一步地，为了测量体积管内的温度及压力，上述单脉冲测量单元还包括设置在体积管内的压力变送器与温度变送器。

进一步地，上述位移传感器、压力变送器与温度变送器均设置在体积管内的顶端。

进一步地，为了实现精确测量，上述体积管横截面积处处相等。

进一步地，上述体积管为不锈钢管。