[发明专利]一种激光测距测量火箭燃料液氧液位的装置和方法

说明书

本发明公开了一种激光测距测量火箭燃料液氧液位的装置和方法，该装置包括：控制模块，用于通过数据通信模块发送激光器触发信号；根据液面高度对液面信息进行实时更新；激光传感探头，用于发射测量激光；将反射激光传送至数据采集与处理模块；反射浮板，用于对测量激光进行反射，输出反射激光；数据采集与处理模块，用于记录初始数据信息；对反射激光进行解析，得到测量数据信息；数据通信模块，用于根据初始数据信息和测量数据信息，解算得到液面高度。本发明解决了传统火箭低温燃料液氧液位监测方案受低温、电容介电常数、罐内压强、电磁波干扰等影响存在的测量精度低、范围小、可靠性差、安全系数低、安装复杂的问题。

技术领域

本发明属于火箭低温燃料液氧液位监测技术领域，尤其涉及一种激光测距测量火箭燃料液氧液位的装置和方法。

背景技术

大推力运载火箭是我国航天强国和国家安全的战略基石，液氢/液氧，液氧/煤油等液体燃料已成为主流运载火箭的推进剂。目前，国内运载火箭多采用液氢/液氧燃料，低温推进剂的加注量以及利用情况直接影响着运载火箭的推力及可靠飞行，因此，必须对其实施精确液位测量。此外，低温推进剂在生产、贮存过程中也需要进行液位监测。

由于推进剂易燃易爆、超低温、高压力等应用特性，使得被测液体必须处于一个大尺度、密闭、低温、高压环境，对于液位的测量方式以及测量原理都提出了更高的要求。而目前国内外普遍采用的电阻式、电容式、差压式等传统液位测量方案均存在受低温、电容介电常数、罐内压强等影响的问题，在大尺度、密闭、低温、高压环境下的测量精度较低，可靠性较较差。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种激光测距测量火箭燃料液氧贮箱液位的装置和方法，旨在解决传统电阻式、电容式、差压式超声波式、雷达式等火箭低温燃料液氧贮箱液位监测方案受低温、电容介电常数、罐内压强、电磁波干扰等影响，存在测量精度低、范围小、可靠性差、安全系数低、安装复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种激光测距测量火箭燃料液氧贮箱液位的装置，包括：激光传感探头、反射浮板、数据采集与处理模块和数据通信模块、控制模块；其中，激光传感探头设置在火箭燃料罐体的正上方；反射浮板放置在火箭燃料罐体内、浮于火箭燃料罐体内的液氧的液面上；

控制模块，用于生成激光器触发信号，将激光器触发信号通过数据通信模块传送至激光传感探头；以及，接收由数据通信模块解算得到的火箭燃料罐体内的液氧的液面高度，根据由数据通信模块解算得到的火箭燃料罐体内的液氧的液面高度对液面信息进行实时更新，将更新后的液面信息传送至火箭控制系统，完成对火箭燃料液氧液位的实时监测；

激光传感探头，用于在接收到激光器触发信号后，发射测量激光；以及，将由反射浮板反射回的反射激光传送至数据采集与处理模块；

反射浮板，用于对由激光传感探头发射的测量激光进行反射，将反射激光传送至激光传感探头；

数据采集与处理模块，用于在控制模块将激光器触发信号通过数据通信模块传送至激光传感探头时，记录初始数据信息；以及，对由激光传感探头返回的反射激光进行解析，得到测量数据信息；将初始数据信息和测量数据信息传送至数据通信模块；

数据通信模块，用于将由控制模块生成的激光器触发信号传送至激光传感探头；以及，根据初始数据信息和测量数据信息，解算得到火箭燃料罐体内的液氧的液面高度，将解算得到的火箭燃料罐体内的液氧的液面高度传送至控制模块。

在上述激光测距测量火箭燃料液氧液位的装置中，还包括：漏管；

漏管垂直安装在火箭燃料罐体内，与激光传感探头处于同一安装轴线上；

反射浮板位于漏管内；

漏管的侧壁上均匀分布有多个漏液孔，以使漏管内的液氧与火箭燃料罐体内的液氧连通，液面保持一致。