【摘要】：為最大限度地利用推進(jìn)劑、提高衛(wèi)星的有效載荷、延長(zhǎng)衛(wèi)星壽命,準(zhǔn)確測(cè)量衛(wèi)星的推進(jìn)劑剩余量一直是航天研究人員追求的目標(biāo)。與渦輪流量計(jì)等傳統(tǒng)流量計(jì)相比,時(shí)差法超聲波流量計(jì)具有測(cè)量精度高、無(wú)阻流部件、適于小管徑條件下進(jìn)行小流量精確測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),在推進(jìn)劑流量在軌測(cè)量領(lǐng)域有著非常良好的發(fā)展前景。國(guó)際上對(duì)超聲波流量計(jì)研究起步早,其制備工藝也比較成熟,并且已研制出用于推進(jìn)劑流量在軌測(cè)量的高精度時(shí)差法超聲波流量計(jì)。由于研究起步較晚,與國(guó)外先進(jìn)水平相比,我國(guó)自行開(kāi)發(fā)研制的超聲波流量計(jì)在精度和可靠性方面存在較大差距。本文在深入研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合理論及仿真分析,設(shè)計(jì)并制備了用于推進(jìn)劑流量在軌測(cè)量的超聲波換能器。同時(shí),結(jié)合超聲檢測(cè)卡及上位機(jī)處理軟件,基于時(shí)差法超聲波流量測(cè)量的基本原理,本文設(shè)計(jì)了一種用于推進(jìn)劑流量在軌測(cè)量的流量計(jì)。首先對(duì)超聲波流量計(jì)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程,以及近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的最新研究成果進(jìn)行了介紹,并從超聲波換能器性能、溫度、管道內(nèi)流體流速分布以及時(shí)間差計(jì)量的準(zhǔn)確性四方面介紹了時(shí)差法超聲波流量計(jì)的測(cè)量流量的基本原理及影響其精度的主要因素�；跁r(shí)差法的測(cè)量原理,本文設(shè)計(jì)了一種π型結(jié)構(gòu)新型測(cè)量管路,該結(jié)構(gòu)有效消除了流體徑向流動(dòng)的干擾。同時(shí),結(jié)合理論及仿真分析,選擇PZT-5A壓電陶瓷為壓電晶片,金屬鋁、聚苯乙烯為匹配層,環(huán)氧樹(shù)脂E51-618+鎢粉、環(huán)氧樹(shù)脂GCC2002+鎢粉為背襯層,設(shè)計(jì)、優(yōu)化并制備了兩種超聲波換能器,開(kāi)展超聲波換能器性能測(cè)試試驗(yàn),并進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的研究分析。本文搭建了流量測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái),并根據(jù)《JJG 1030-2007超聲流量計(jì)檢定規(guī)程》對(duì)流量計(jì)樣機(jī)進(jìn)行校正及流量測(cè)量試驗(yàn),采用線性擬合及多項(xiàng)式擬合的方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與校正,并針對(duì)樣機(jī)的誤差結(jié)果及準(zhǔn)確度進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,在0~300g/s的流量范圍內(nèi),由以聚苯乙烯為匹配層,環(huán)氧樹(shù)脂GCC2002+鎢粉為背襯層制備的換能器搭建的流量計(jì)樣機(jī)相對(duì)誤差在±0.29%以?xún)?nèi),準(zhǔn)確度可達(dá)0.5。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V511

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本文編號(hào)：2609958