[发明专利]微型发动机燃烧室试验台自动测控装置

说明书

技术领域

本发明涉及微型发动机燃烧室试验台测试领域，准确地说本发明涉及微型发动机燃烧室试验中对进出口温度与压力的精确测量，以及对空气流量、丙烷流量、燃油流量和点火器的精确控制。

背景技术

微型发动机燃烧室试验可以研究燃烧室的各项性能参数，包括高空点火、加速性、耐久性及冒烟问题。

微型发动机燃烧室试验中有大量的参数需要测量：如进出口处的压力值和温度值，也有大量的状态需要控制：如空气流量、丙烷流量、燃油流量和点火器开关，如图1所示。为了便于微型发动机研究人员进行燃烧室相关试验，需要开发一种发动机燃烧室自动测控装置。传统的发动机燃烧室试验中的温度和压力信号的采集通过巡检仪实现，采集速率有限，同时不便于上位机分析计算；为了测量出口截面的总温度与总压力，需要转动旋转轮鼓，传统转动旋转轮鼓的方法是在燃烧室出口轴向方向安装旋转手柄，通过手工转动旋转轮鼓实现，该方法操作不便。发动机燃烧室试验台自动测控装置利用数据采集模块和步进电机的组合，可以在很大程度上提高信号采集的效率和可操作性，通过上位机软件界面的设置，可以方便地实现对空气流量等状态的精确控制。

发明内容

本发明的目的是设计和研制一种能够对微型发动机燃烧室出口温度与压力进行精确测量以及对空气流量、丙烷流量、燃油流量和点火器进行精确控制的装置。通过热电偶输入模块和数据采集卡分别采集温度传感器和压力传感器在发动机燃烧室进出口截面某一位置处的信号，并通过工业控制计算机控制继电器发出旋转指令，控制步进电机每次旋转3℃，共转120℃来测量出口截面的总温度与总压力；通过工业控制计算机上的人机交互界面可以实现对空气流量、丙烷流量、燃油流量和点火器的精确控制。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明微型发动机燃烧室试验台自动测控装置，包括工业控制计算机、数据采集卡、热电偶输入模块、温度传感器、压力传感器、煤油流量计、丙烷流流量计、涡街流量计、继电器、步进电机、微处理器等。温度传感器的输出端接热电偶输入模块的输入端，热电偶输入模块的输出端接工业控制计算机的输入端，压力传感器的输出端接数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端接工业控制计算机的输入端，工业控制计算机的输出端接继电器的输入端，继电器的输出端接步进电机的输入端，工业控制计算机与微处理器双向连接，微处理器的输出端分别空气阀、高压油瓶、油泵和点火器的输入端连接，丙烷流量计、煤油流量计和涡街流量计的输出端接微处理器的输入端。

优选地，数据采集处理器选用工业控制计算机IPC-6107610。

优选地，微处理器选用C8051F040单片机。

本发明具有以下优点：

（1）    设计中无论是硬件还是软件系统中都采用模块化的设计方法。这使得系统扩展起来比较方便，系统可移植性高，增加了系统的灵活性和可靠性，具有广泛的适应性。

（2）    步进电机安装在出口测量端侧面，通过皮带轮带动旋转鼓筒转动，方便测量出口截面的总温度和总压力。

（3）    温度信号与压力信号分别采用热电偶输入模块和数据采集卡采集，提高了数据采集速率和抗干扰性。

（4）    通过微处理器控制空气流量、丙烷流量、燃油流量和点火器，控制准确，方便扩展。

（5）    所有的操作均可以在工业控制计算机上的人机交互界面上实现，操作简便。

附图说明

图1 微型发动机微燃烧室试验台数据采集系统示意图；

图2 微型发动机微燃烧室试验台测控系统原理图；

图3 旋转轮鼓与步进电机之间的位置关系图；

图4 系统控制流程图。

图3中标号名称：1.旋转轮鼓  2.皮带轮   3.步进电机。

具体实施方式