[发明专利]基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置与方法

摘要

本发明公开了一种基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置和方法，包括用于模拟推进剂在固体火箭发动机燃烧室中燃烧的高压密封实验器和用于推进剂燃烧铝颗粒测量的数字全息系统；数字全息系统与压密封实验器垂直交叉设置，数字全息系统的平面相干光穿过高压密封实验器，进行推进剂燃烧铝颗粒的测量。该基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置用于固体火箭发动机推进剂高温、高压复杂燃烧流场的铝颗粒燃烧动态测量。 1

主权项

1.基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置，其特征在于，包括用于模拟推进剂在固体火箭发动机燃烧室中燃烧的高压密封实验器(1)和用于推进剂燃烧铝颗粒测量的数字全息系统(2)；所述数字全息系统(2)与压密封实验器(1)垂直交叉设置，所述数字全息系统(2)的平面相干光穿过高压密封实验器(1)，进行推进剂燃烧铝颗粒的测量。

2.根据权利要求1所述的基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置，其特征在于，所述高压密封实验器(1)包括一高压密封容器(1‑1)，所述高压密封容器(1‑1)的一组相对的侧面上均开设有玻璃观察窗(1‑2)，且两个玻璃观察窗(1‑2)的位置相对应，用于平面相干光穿过；所述高压密封容器(1‑1)的底部竖直设置有用于夹持推进剂试件的夹持装置(1‑6)；所述高压密封容器(1‑1)上安装有用于监测其内部压力的压力传感器(1‑3)，所述压力传感器(1‑3)与数据采集系统(1‑4)相连接，所述数据采集系统(1‑4)还与第二计算机(1‑5)相连接；还包括用于点燃推进剂的点火装置(1‑7)；

所述高压密封实验器(1)还包括高压气体输入装置，所述高压气体输入装置与高压密封实验器(1)相连通，还包括排气系统，所述高压气体输入装置还与排气系统相连接。

3.根据权利要求2所述的基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置，其特征在于，所述高压气体输入装置包括管路连接的氮气源储存装置(1‑8)和稳压罐(1‑10)，所述氮气源储存装置(1‑8)和稳压罐(1‑10)间安装有进气电磁阀，所述进气电磁阀与电磁阀控制系统(1‑9)相连接，所述电磁阀控制系统(1‑9)与高压密封容器(1‑1)的排气口相连接。

4.根据权利要求1所述的基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧测量装置，其特征在于，所述数字全息系统(2)包括在一条直线上依次设置的激光器(2‑1)、空间滤波器(2‑2)、衰减器(2‑3)、扩束透镜(2‑4)、4F系统(2‑5)、滤波片(2‑8)和高速相机(2‑6)，还包括与高速相机(2‑6)相连接的第一计算机(2‑7)；所述扩束透镜(2‑4)和4F系统(2‑5)间用于设置高压密封容器(1‑1)，且两个玻璃观察窗(1‑2)与扩束透镜(2‑4)和4F系统(2‑5)在同一直线上；所述激光器(2‑1)发出激光束，依次经空间滤波器(2‑2)、衰减器(2‑3)和扩束透镜(2‑4)，扩束成一束平行光，该平行光经玻璃观察窗(1‑2)，照射至推进剂燃烧场中，当平行光照射至铝燃烧颗粒上产生光散射，该散射光与直透光干涉形成全息图像，全息图像经过4F系统(2‑5)后，通过滤波片(2‑8)滤掉铝燃烧颗粒中的火焰发光，最后由高速相机(2‑6)采集图像，并传输至第一计算机(2‑7)。

5.如权利要求1‑4中任一项所述的基于同轴数字全息法的固体推进剂铝燃烧，其特征在于，该方法如下：固体推进剂在高压密封容器(1‑1)内燃烧，产生的铝颗粒散布于其内空间中，同时伴随有燃烧火焰存在，采用平面相干光经由玻璃观察窗(1‑2)照射至燃烧状态的铝颗粒，部分平面相干光在颗粒的作用下发生散射，散射光与未被散射的直透光干涉形成全息图，经过4F系统(2‑5)和滤波片(2‑8)后，全息图像由高速相机(2‑6)采集，并将图像输入至第一计算机(2‑7)，重建出铝颗粒的清晰图像。