【摘要】：本文以固體推進劑燃燒溫度場為研究對象,基于推進劑的燃燒機理和穩(wěn)態(tài)燃燒模型,提出了多熱電偶推進劑燃燒溫度場測試方法,建立了固體推進劑的多熱電偶動態(tài)溫度場測試系統(tǒng)。針對系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊進行了性能測試,在安全規(guī)范流程下進行了推進劑燃燒測試實驗,對溫度場測量數(shù)據(jù)進行了處理與分析。主要內(nèi)容包括:比較了工業(yè)上常用的固體推進劑燃速測試技術(shù),分析了推進劑燃速測試中溫度場的影響。介紹了現(xiàn)有常規(guī)固體推進劑的幾大類型和推進劑燃燒的概念,對雙基推進劑的燃燒機理進行了深入研究。分析了熱電偶測溫、紅外輻射測溫、CCD圖像比色測溫等多種燃燒溫度測試方法。針對推進劑燃燒波結(jié)構(gòu)的溫度分布模型,結(jié)合多靶線動態(tài)燃速計算方法,建立了推進劑溫度場的多熱電偶測試模型。使用多靶線法測試推進劑燃燒過程的動態(tài)燃速,通過多熱電偶采集到的溫度信號研究溫度對燃速的影響,并對熱電偶測溫中存在的誤差進行了分析。在實驗室原有的多靶線測試系統(tǒng)上進行了優(yōu)化設(shè)計,搭建了多熱電偶推進劑燃燒溫度場測試系統(tǒng)。根據(jù)推進劑燃燒環(huán)境的高溫瞬變等特點,進行了熱電偶的選型;針對實驗中多信號高速采集的需求,設(shè)計并制作了專用的高速信號采集卡;依據(jù)推進劑燃燒過程中涉及到的測試流程、現(xiàn)場控制及數(shù)據(jù)處理分析等需求,編寫了具有多熱電偶信號處理、系統(tǒng)狀態(tài)檢測控制、采集卡軟硬件驅(qū)動及數(shù)據(jù)分析管理等功能的上位機軟件。正式實驗前,對測試平臺的關(guān)鍵模塊進行了性能檢測,驗證了系統(tǒng)的可靠性;按照規(guī)范的安全實驗流程,開展了推進劑的燃燒測試實驗;結(jié)合部分測試數(shù)據(jù),分析了推進劑局部溫度場變化與燃速變化的關(guān)系,為深入理解推進劑燃燒時的燃速動態(tài)變化過程提供了數(shù)據(jù)支撐。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V435.12
【圖文】：

西安電子科技大學碩士學位論文14圖2.4所示。圖 2.4 黑體輻射的光譜功率分布由圖中曲線可知，在黑體輻射過程中，隨著溫度的升高，物體的輻射能量會增大，且其輻射峰值會沿著短波方向移動。根據(jù)斯蒂芬—玻耳茲曼定理，對普朗克黑體輻射公式在全波長范圍內(nèi)積分，可以得到黑體的輻射出度與其溫度的四次方成正比：( )4b b bP T T(2-13)其中， 為斯蒂芬—玻耳茲曼常量。在使用熱輻射定律測量實際物理的表面真實溫度時，需要引入物體發(fā)射率 表示同溫度下實際物體與黑體輻射能力的接近程度，修正溫度計算的誤差。物體發(fā)射率的準確性是影響輻射測溫精度的重要參數(shù)，黑體的發(fā)射率 1

圖 4.2 鎢錸熱電偶絲一種難熔金屬熱電偶，熱穩(wěn)定性好，測溫范圍廣于 20us），是良好的熱傳感材料，適用于高溫和溫[36]。其主要缺點是熱電極在氧化氣氛中易氧化，最適宜真空和惰性氣體氛圍中進行測溫。而推氬氣，營造一個惰性燃燒環(huán)境，避免了高溫環(huán)境燒溫度能夠進行長時間的持續(xù)測量。數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)信號的高速采集和熱電偶傳感器溫度信號的集卡包括信號調(diào)理、濾波放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、PC燃燒測試過程中的數(shù)據(jù)采集、環(huán)境監(jiān)測和控制等卡使用 PCI 協(xié)議進行高速數(shù)據(jù)的傳輸，能夠直接

單元模/數(shù)轉(zhuǎn)換PCI總線接口PCI總線接口芯片壓強信號計時信號圖 4.3 專用數(shù)據(jù)采集卡功能框圖數(shù)據(jù)采集卡中的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用 AD7606 作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，具有 16bits 高分辨率、8 路模擬同步采樣輸入、±10V的雙極性模擬信號輸入及 200kbps 的最高速率，能夠?qū)ν七M劑燃燒測試中產(chǎn)生信號進行高速、高精度采集[37]。針對推進劑測試現(xiàn)場監(jiān)測控制的需求及板卡資源的調(diào)度，在采集卡中加入 ARM 主控芯片， FPGA，能靈活控制外圍，有更廣泛的硬件接口如 SPI、USART、FSMC、TIMSB、甚至內(nèi)部 ADC/DAC�；谏鲜隹紤]，選用 STM32F103VET6 作為板卡上的模塊，用于計時、通過 FSMC 與 AD7606 連接、I/O 擴展等功能，并通過雙口 RA PCI 接口芯片通信，實現(xiàn)采集卡的資源調(diào)度和現(xiàn)場控制功能。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 裴慶;趙鳳起;羅陽;徐司雨;;固體推進劑燃速測試技術(shù)研究進展[J];火炸藥學報;2015年03期

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4 趙Z

本文編號：2763842