[发明专利]一种快速响应高精度气压高度模拟系统

说明书

本发明公开了一种快速响应高精度气压高度模拟系统，包括：信息处理单元、取压盒、安装座、气压传感器及内部校准传感器、气密开关阀、电/气伺服装置、消音装置和真空泵；其中，所述取压盒与所述安装座相连接；所述气压传感器及内部校准传感器与安装座相连接；所述安装座与所述气密开关阀相连接；所述电/气伺服装置与所述气密开关阀相连接；所述电/气伺服装置与所述真空泵相连接；所述电/气伺服装置与消音装置相连接；所述信息处理单元与电/气伺服装置、真空泵、气压传感器及内部校准传感器相连接。本发明能够准确、实时地提供模拟压力变化环境，能够实时模拟气压高度曲线，并具有结构紧凑、操作方便和维护性好的优点。

技术领域

本发明属于地球大气内高速运动物体外部气压环境模拟技术领域，尤其涉及一种快速响应高精度气压高度模拟系统。

背景技术

高精度动态气压高度模拟系统是航天器再入返回过程仿真试验的必须设备，其提供的高精度快速响应气压模拟曲线是验证航天器返回着陆方案正确性，评估航天器系统返回着陆性能的关键输入条件之一。同时也可以作为气压高度敏感器测试和校准的设备。

现有的气压模拟设备通常是综合环境试验箱等大规模的试验设备或专用的大气模拟计算机。设备的功能非常强大但成本很高(百万量级)，使用维护较为复杂需要专业的计量机构才能完成，并且与被测设备接口固化，适应性较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种快速响应高精度气压高度模拟系统，能够准确、实时地提供模拟压力变化环境，能够实时模拟气压高度曲线，并具有结构紧凑、操作方便和维护性好的优点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种快速响应高精度气压高度模拟系统，包括：信息处理单元、取压盒、安装座、气压传感器及内部校准传感器、气密开关阀、电/气伺服装置、消音装置和真空泵；其中，所述取压盒与所述安装座相连接；所述气压传感器及内部校准传感器与安装座相连接；所述安装座与所述气密开关阀相连接；所述电/气伺服装置与所述气密开关阀相连接；所述电/气伺服装置与所述真空泵相连接；所述电/气伺服装置与消音装置相连接；所述信息处理单元与电/气伺服装置、真空泵、气压传感器及内部校准传感器相连接；气压传感器及内部校准传感器采集取压盒的气压值，并将气压值传输给所述信息处理单元；所述信息处理单元根据预设的高度值和时间转换为气压目标值和压力控制速度；所述信息处理单元根据气压值、气压目标值和压力控制速度得到电气控制指令，所述信息处理单元根据电气控制指令驱动电/气伺服装置来调节气路流向及电/气伺服装置的流量阀口开度，使得取压盒的气压值在预设的时间内达到气压目标值。

上述快速响应高精度气压高度模拟系统中，若气压值大于气压目标值，则所述信息处理单元使得电/气伺服装置的放气口关闭并驱动真空泵工作，真空泵开始抽取取压盒的空气，所述信息处理单元根据压力控制速度调节电/气伺服装置的流量阀口开度，使得在达到气压目标值时抽取取压盒的空气的时间等于预设的时间。

上述快速响应高精度气压高度模拟系统中，若气压值大于气压目标值，则所述信息处理单元使得电/气伺服装置的放气口打开，真空泵停止工作，取压盒的空气经过气密开关阀和电/气伺服装置排出，所述信息处理单元根据压力控制速度调节电/气伺服装置的流量阀口开度，使得在达到气压目标值时取压盒排出空气的时间等于预设的时间。

上述快速响应高精度气压高度模拟系统中，所述安装座包括安装基座、机械接口、安装底座和O型圈；其中，所述取压盒通过螺钉与所述安装基座相连接；安装基座与所述机械接口相连接；所述机械接口通过所述O型圈与所述安装底座相连接。

上述快速响应高精度气压高度模拟系统中，所述取压盒(1)的传递函数G(s)为：

其中,K_q为电/气伺服装置的流量系数；K_c为电/气伺服装置的泄漏系数；R为气体常数；M_mol为空气摩尔质量；V为取压盒(1)的容积，T为温度，s为变量。