[发明专利]固体推进剂燃烧火焰中颗粒粒径测量装置与方法

权利要求书

1.一种固体推进剂燃烧火焰中颗粒粒径测量装置，其特征在于，包括激光发射系统、推进剂燃烧系统、光电探测系统和数据采集处理系统；

所述激光发射系统用于产生平行激光光束；

所述推进剂燃烧系统用于燃烧推进剂产生火焰，所述火焰中包括燃烧的颗粒；

所述光电探测系统用于接收所述平行激光光束穿过所述燃烧颗粒的衍射光，并转换为相应的电信号；

所述数据采集处理系统用于接收所述电信号，并通过反演程序测出所述推进剂燃烧颗粒的粒径尺寸分布和平均粒径。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光发射系统包括激光器和激光扩束透镜，所述激光器发出一束高斯光束，通过所述扩束透镜后产生所述平行激光光束。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述推进剂燃烧系统包括推进剂药条、燃烧台和石英玻璃片，所述推进剂药条放置在燃烧台上并被点燃以产生火焰，所述石英玻璃片中的第一石英玻璃片位于所述扩束透镜与火焰之间，第二石英玻璃片位于所述火焰与所述光电探测系统之间，所述平行激光光束依次通过第一石英玻璃片、火焰和第二石英玻璃片，所述石英玻璃片用于隔绝所述火焰产生的高温，避免对所述激光扩束透镜和光电探测系统产生影响。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光电探测系统包括接收透镜、多元光电探测器、遮光罩和带通滤波片，所述接收透镜和多元光电探测器位于所述遮光罩内，所述遮光罩具有开口以使得所述平行激光光束穿过所述火焰后颗粒的衍射光进入遮光罩内，所述带通滤波片镶嵌在所述遮光罩的开口处，用于滤除火焰的强自发光，仅允许所述平行激光光束和所述燃烧颗粒的衍射光通过，所述接收透镜将所述衍射光会聚到所述多元光电探测器上以产生相应的电信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据采集处理系统包括信号放大器、A/D转换器和计算机，所述信号放大器与所述多元光电探测器通信连接以接收并放大所述电信号，所述A/D转换器对放大后的电信号进行A/D转换处理以得到信号值，所述计算机基于Chahine反演程序和所述信号值测出所述推进剂燃烧颗粒的粒径尺寸分布和平均粒径。

6.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述激光发射系统包括激光器和激光扩束透镜，激光器为多模光纤激光器，是蓝紫激光光源。

7.一种固体推进剂燃烧火焰中颗粒粒径在线测量方法，其特征在于，包括：

产生实验所需的平行激光光束；

燃烧推进剂产生火焰，所述火焰中包括燃烧颗粒；

根据所述平行激光光束穿过所述燃烧颗粒的衍射光转换得到相应的电信号；

根据所述电信号并通过反演程序测出所述推进剂燃烧颗粒的粒径尺寸分布和平均粒径。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述电信号并通过反演程序测出所述推进剂燃烧颗粒的粒径尺寸分布及平均粒径，包括：

接收并放大所述电信号；

对放大后的电信号进行A/D转换处理以得到信号值；

基于Chahine反演程序和所述信号值测出所述推进剂燃烧颗粒的粒径尺寸分布和平均粒径。