[发明专利]一种低频弱燃烧信号推进剂水下声发射燃速测试装置

说明书

本发明公开了一种低频弱燃烧信号推进剂水下声发射燃速测试装置，属于固体推进剂燃速测试技术领域，包括：燃烧室、阻尼层、传感器模块、信号前置放大模块、数据处理模块，阻尼层包覆于传感器模块紧贴燃烧室，传感器模块采集推进剂燃烧产生的声波信号，并将采集的声波信号转化为电荷信号发送到信号前置放大模块，信号前置放大模块将电荷信号转化为电压信号，通过信号放大、滤波实现对电压信号的精确选频，滤除预设频率范围外的干扰信号，滤波后的电压信号通过频压转换，输出转换后的电压发送给数据处理模块，数据处理模块判断燃烧起止点并计算燃速。本发明与现有技术相比，解决了低频弱燃烧信号推进剂无法进行水下声发射燃速测试的问题。

技术领域

本发明属于固体推进剂燃速测试技术领域，尤其涉及一种低频弱燃烧信号推进剂水下声发射燃速测试装置。

背景技术

水下声发射法靠推进剂药条燃烧时产生的宽频带的广谱信号来记录燃烧时间，声发射信号的频率分布与固体推进剂体系特性及使用环境有关，其范围可从次声波到超声波，而信号的强弱就是声发射能否正常获取有效数据的关键。典型固体推进剂在常规压强环境中燃烧产生的声信号频率主要集中在5kHz～45kHz范围内，信号强度远高于背景干扰信号。而低频弱燃烧信号推进剂因其工作压强和自身燃烧特性等原因，产生的声发射信号较弱，且信号波动较大，现有固体推进剂水下声发射燃速测试装置在燃烧信号采集、信号识别、信号分析以及信号全过程监测等方面都难以满足未来高性能固体推进剂燃烧性能测试需求。目前国内使用的水下声发射燃速测试装置在进行低频弱燃烧信号推进剂燃速测试时主要存在以下缺陷：(1)水下声发射燃速测试原理是通过采集推进剂燃烧产生的声信号来判断其燃烧时间，结合推进剂燃烧的长度来计算燃速，但推进剂在进行点火时，电流信号会通过水介质和燃烧室壳体传递到声发射传感器中，影响燃烧实时信号的采集，尽管测试装置均已良好接地，但在测试过程中依旧会有较大概率出现因电信号的干扰而导致的测试数据异常的现象；(2)低频弱燃烧信号推进剂宽压域使用条件下，极端的环境导致推进剂燃烧信号频谱发生较大变动，与此同时因环境噪音、设备水流、高压管道气流声及充氮车运行噪音而引入的杂信号电压幅值已达到与低频弱燃烧信号推进剂燃烧信号电压幅值相同量级，给真实推进剂燃烧声发射信号的采集、识别和分析带来困难，导致大量低频弱燃烧信号推进剂无法进行水下声发射燃速测试；(3)传统水下声发射燃速测试装置无法对点火时长、燃烧信号电压阀值、燃烧起止点判断进行调节，不同类型推进剂均采用统一的判断标准，导致低频弱燃烧信号推进剂无法计时或典型推进剂燃速测试结果离散性大；(4)传统水下声发射燃速测试系统未对其燃烧过程状态进行监测，无法进行异常结果的原因分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提供一种有效、可靠的适用于低频弱燃烧信号推进剂水下声发射燃速测试装置。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种低频弱燃烧信号推进剂水下声发射燃速测试装置，包括：燃烧室、阻尼层、传感器模块、信号前置放大模块以及数据处理模块；

所述燃烧室是固体推进剂燃烧场所，用于特定压强和温度条件下的燃烧试验；所述阻尼层采用绝缘橡胶阻尼材料，利用自身弹性包覆于传感器模块表面并紧贴燃烧室，用于屏蔽燃烧室壳体上的电流信号以及环境中的噪音信号；所述传感器模块用于采集推进剂燃烧产生的声波信号，并将采集的声波信号转化为电荷信号发送到所述信号前置放大模块，所述电荷信号的频率和所述声波信号的频率一致；

所述信号前置放大模块将传感器模块输入的电荷信号转化为电压信号并调理放大，通过滤波实现对电压信号的精确选频，滤除预设频率范围外的干扰信号，滤波后的电压信号通过频压转换，将电压信号的频率线性转换为所述信号前置放大模块的输出电压，发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于推进剂燃烧信号状态的实时监测、燃烧起止点判断和燃速计算。

进一步的，所述信号前置放大模块包括电荷放大器、第一滤波模块、第一电压放大器、第二滤波模块、第二电压放大器、第三滤波模块、频压转换器；