[发明专利]固体推进剂药条三维燃面识别与温度场测量装置与方法

说明书

本发明提供了一种固体推进剂药条三维燃面识别与火焰温度场测量装置，包括：密闭燃烧系统，由密闭燃烧器构成，用于提供药条在预定压力下的密闭燃烧环境；压力控制系统，用于对密闭燃烧系统中的压力进行监测及控制；光学测量系统，包括三套光学测量设备；同步触发系统，用于控制三套光学测量设备进行同步采集；图像处理系统，用于对光学测量系统获得的三维燃烧端面图像和火焰温度场图像进行处理，重建三维温度场并获得燃烧端面信息。本发明还提供了相应的测量方法。根据本发明的测量装置及方法，由于采用了三套光学测量设备从三个不同角度进行测量，因此，可以获得药条燃烧的三维端面信息以及三维温度场，进一步获得三维的动态燃速。

技术领域

本发明属于固体火箭推进剂测试技术领域，具体涉及一种固体推进剂药条三维燃面识别与温度场测量装置与方法。

背景技术

固体火箭推进剂燃烧温度、燃速等参数是表征推进剂燃烧性能的重要参数。目前，推进剂燃烧温度测量主要利用热电偶测温，但随着高能推进剂的发展，推进剂燃烧温度已远远超过热电偶的测温范围，无法满足测量需求。另外，现有技术中也有将激光光谱主动式测量用于固体推进剂燃烧测量的方法，但由于推进剂燃烧过程中产生大量颗粒物，引起高温辐射与散射衰减，且推进剂燃烧通常处于高温高压的恶劣环境，这些因素都对光谱谱线产生不良影响，导致测量结果不准确，因此，激光光谱主动式测量方法在推进剂燃烧测量中没有得到广泛应用。

现有技术中，实际应用的推进剂燃速测量方法主要为靶线法，但靶线法只能测得静态燃速，而随着测量需求的不断提高，静态燃速已经不满足测量要求。除此之外，燃速测量还可以采用光学法，但是由于药条火焰自发幅射光的影响，导致燃烧端面图像不能被清晰捕获，使测量结果存在一定误差。此外，现有的测量装置和测量方法都只能测量单个参数，无法实现多参数同步在线测量。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种固体推进剂药条三维燃面识别与温度场测量装置，其特征在于，包括：密闭燃烧系统，由密闭燃烧器构成，用于提供药条在预定压力下的密闭燃烧环境；压力控制系统，用于对密闭燃烧系统中的压力进行监测及控制，使密闭燃烧系统中的压力维持在预定压力下；光学测量系统，包括三套光学测量设备，用于捕获并重建药条在密闭燃烧系统中的三维燃烧端面信息和温度场信息；同步触发系统，用于控制三套光学测量设备进行同步采集；图像处理系统，用于对光学测量系统获得的三维燃烧端面图像和温度场图像进行处理，重建三维温度场并获得燃烧端面信息。

本发明提供的固体推进剂药条三维燃面识别与温度场测量装置，还可以具有这样的技术特征，其中，密闭燃烧器包括：燃烧器壳体，为可开闭的中空结构壳体，设有六个光学观察窗口；凹形底座，设置在燃烧器壳体内，用于固定药条；光学观察玻璃，数量与光学观察窗口相同，分别安装在各个光学观察窗口外侧；电动挡板，数量与光学观察窗口相同，分别安装在各个光学观察窗口的内侧。

本发明提供的固体推进剂药条三维燃面识别与温度场测量装置，还可以具有这样的技术特征，还包括：防烟尘附着系统，用于向光学观察玻璃处通入氮气从而防止光学观察玻璃表面沾灰。

本发明提供的固体推进剂药条三维燃面识别与温度场测量装置，还可以具有这样的技术特征，其中，光学观察窗口上设有位于光学观察玻璃与电动挡板之间的贯穿孔，防烟尘附着系统包括：防烟氮气瓶，容纳有氮气，通过氮气管路与贯穿孔连通；压力表一，用于监控防烟氮气瓶的出口压力；压力表二，用于监控氮气管路中的压力；阀门一，用于控制氮气的充入；阀门二，用于控制氮气的流出。