【摘要】：為最大限度地利用推進劑、提高衛(wèi)星的有效載荷、延長衛(wèi)星壽命,準確測量衛(wèi)星的推進劑剩余量一直是航天研究人員追求的目標。與渦輪流量計等傳統(tǒng)流量計相比,時差法超聲波流量計具有測量精度高、無阻流部件、適于小管徑條件下進行小流量精確測量等優(yōu)點,在推進劑流量在軌測量領(lǐng)域有著非常良好的發(fā)展前景。國際上對超聲波流量計研究起步早,其制備工藝也比較成熟,并且已研制出用于推進劑流量在軌測量的高精度時差法超聲波流量計。由于研究起步較晚,與國外先進水平相比,我國自行開發(fā)研制的超聲波流量計在精度和可靠性方面存在較大差距。本文在深入研究國內(nèi)外相關(guān)參考文獻的基礎(chǔ)上,結(jié)合理論及仿真分析,設(shè)計并制備了用于推進劑流量在軌測量的超聲波換能器。同時,結(jié)合超聲檢測卡及上位機處理軟件,基于時差法超聲波流量測量的基本原理,本文設(shè)計了一種用于推進劑流量在軌測量的流量計。首先對超聲波流量計的國內(nèi)外發(fā)展歷程,以及近年來國內(nèi)外在該領(lǐng)域的最新研究成果進行了介紹,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間差計量的準確性四方面介紹了時差法超聲波流量計的測量流量的基本原理及影響其精度的主要因素�；跁r差法的測量原理,本文設(shè)計了一種π型結(jié)構(gòu)新型測量管路,該結(jié)構(gòu)有效消除了流體徑向流動的干擾。同時,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)氧樹脂E51-618+鎢粉、環(huán)氧樹脂GCC2002+鎢粉為背襯層,設(shè)計、優(yōu)化并制備了兩種超聲波換能器,開展超聲波換能器性能測試試驗,并進行了對應(yīng)的研究分析。本文搭建了流量測量試驗平臺,并根據(jù)《JJG 1030-2007超聲流量計檢定規(guī)程》對流量計樣機進行校正及流量測量試驗,采用線性擬合及多項式擬合的方法對試驗結(jié)果進行分析與校正,并針對樣機的誤差結(jié)果及準確度進行分析。試驗結(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)氧樹脂GCC2002+鎢粉為背襯層制備的換能器搭建的流量計樣機相對誤差在±0.29%以內(nèi),準確度可達0.5。
【學(xué)位授予單位】：中國運載火箭技術(shù)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V511

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本文編號：2609958