[發明專利]基于流激共振的貯箱內推進劑剩余量測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201911293713.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110907010B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳勇;李臻;李鑫;樊程廣;張若凡;張翔;吳宗諭
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

1.一種基于流激共振的貯箱內推進劑剩余量測量裝置，其特征在于，

包括用于激發貯箱內氣腔產生共振的激勵系統、用于采集氣腔共振時的共振信號的信號采集系統以及用于根據信號采集系統采集的信號進行分析和處理的信號處理系統，

貯箱的入口與推進劑管路系統連通，激勵系統通過向推進劑管路系統內輸送氣流，從而使氣流通過貯箱的入口處時貯箱內氣腔產生流激共振，

通過信號采集系統對貯箱內氣腔流激共振時產生的共振信號進行采集并將共振信號轉換為數字信號，進而通過信號處理系統對數字信號進行分析和處理后獲得貯箱內氣腔流激共振時的共振頻率并根據共振頻率和貯箱的結構特性確定貯箱內推進劑剩余量；

根據Helmholtz共振原理，初步確定共振頻率、貯箱的結構特性以及貯箱內推進劑剩余量三者之間的關系為：其中，L₁為貯箱入口處開口管的長度，V_gas為貯箱內氣腔的體積V_liquid為貯箱內推進劑剩余量的體積，V_total為貯箱內腔的總體積，C₁為貯箱入口處開口管的橫截面積，為聲速，f₀為氣腔流激共振的共振頻率，長度修正系數δ＝(8/3π)(C₁/π)^1/2；

根據貯箱的最大氣腔體積和公式初步確定貯箱內氣腔流激共振的共振頻率范圍；

根據初步確定的共振頻率范圍，將數字信號的初始頻譜特征進行局部放大，獲得數字信號在共振頻率范圍內的精細頻譜特征；

根據數字信號在共振頻率范圍內的精細頻譜特征，獲得貯箱內氣腔流激共振的共振頻率。

2.根據權利要求1所述的基于流激共振的貯箱內推進劑剩余量測量裝置，其特征在于，

信號采集系統包括粘附于貯箱外壁面上的用于采集貯箱內共振信號的聲波換能器以及用于將聲波換能器采集的共振信號轉換為數字信號的數據采集模塊，數據采集模塊分別與聲波換能器和信號處理系統連接，從而將共振信號轉換為數字信號并傳輸至共振信號處理系統進行分析和處理。

3.根據權利要求2所述的基于流激共振的貯箱內推進劑剩余量測量裝置，其特征在于，

貯箱包括箱體以及設于箱體上的開口管，聲波換能器粘附于開口管或箱體頂部的外壁面上。

4.根據權利要求1所述的基于流激共振的貯箱內推進劑剩余量測量裝置，其特征在于，

推進劑管路系統包括與貯箱的入口密封連接的推進劑管路，激勵系統包括與推進劑管路連通的用于向推進劑管路系統內輸送氣流的供氣機構以及沿氣流輸送方向安裝于推進劑管路上的第一控制閥門和第二控制閥門，

第一控制閥門和第二控制閥門分別位于貯箱入口兩側，通過第一控制閥門調節供氣機構向貯箱入口處輸送氣流的流速，通過第二控制閥門調節氣流輸出流速，從而控制貯箱內氣腔產生流激共振的幅度。