【摘要】：本文以固體推進(jìn)劑燃燒溫度場(chǎng)為研究對(duì)象,基于推進(jìn)劑的燃燒機(jī)理和穩(wěn)態(tài)燃燒模型,提出了多熱電偶推進(jìn)劑燃燒溫度場(chǎng)測(cè)試方法,建立了固體推進(jìn)劑的多熱電偶動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。針對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊進(jìn)行了性能測(cè)試,在安全規(guī)范流程下進(jìn)行了推進(jìn)劑燃燒測(cè)試實(shí)驗(yàn),對(duì)溫度場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與分析。主要內(nèi)容包括:比較了工業(yè)上常用的固體推進(jìn)劑燃速測(cè)試技術(shù),分析了推進(jìn)劑燃速測(cè)試中溫度場(chǎng)的影響。介紹了現(xiàn)有常規(guī)固體推進(jìn)劑的幾大類(lèi)型和推進(jìn)劑燃燒的概念,對(duì)雙基推進(jìn)劑的燃燒機(jī)理進(jìn)行了深入研究。分析了熱電偶測(cè)溫、紅外輻射測(cè)溫、CCD圖像比色測(cè)溫等多種燃燒溫度測(cè)試方法。針對(duì)推進(jìn)劑燃燒波結(jié)構(gòu)的溫度分布模型,結(jié)合多靶線(xiàn)動(dòng)態(tài)燃速計(jì)算方法,建立了推進(jìn)劑溫度場(chǎng)的多熱電偶測(cè)試模型。使用多靶線(xiàn)法測(cè)試推進(jìn)劑燃燒過(guò)程的動(dòng)態(tài)燃速,通過(guò)多熱電偶采集到的溫度信號(hào)研究溫度對(duì)燃速的影響,并對(duì)熱電偶測(cè)溫中存在的誤差進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)室原有的多靶線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),搭建了多熱電偶推進(jìn)劑燃燒溫度場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。根據(jù)推進(jìn)劑燃燒環(huán)境的高溫瞬變等特點(diǎn),進(jìn)行了熱電偶的選型;針對(duì)實(shí)驗(yàn)中多信號(hào)高速采集的需求,設(shè)計(jì)并制作了專(zhuān)用的高速信號(hào)采集卡;依據(jù)推進(jìn)劑燃燒過(guò)程中涉及到的測(cè)試流程、現(xiàn)場(chǎng)控制及數(shù)據(jù)處理分析等需求,編寫(xiě)了具有多熱電偶信號(hào)處理、系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)控制、采集卡軟硬件驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)分析管理等功能的上位機(jī)軟件。正式實(shí)驗(yàn)前,對(duì)測(cè)試平臺(tái)的關(guān)鍵模塊進(jìn)行了性能檢測(cè),驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性;按照規(guī)范的安全實(shí)驗(yàn)流程,開(kāi)展了推進(jìn)劑的燃燒測(cè)試實(shí)驗(yàn);結(jié)合部分測(cè)試數(shù)據(jù),分析了推進(jìn)劑局部溫度場(chǎng)變化與燃速變化的關(guān)系,為深入理解推進(jìn)劑燃燒時(shí)的燃速動(dòng)態(tài)變化過(guò)程提供了數(shù)據(jù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V435.12
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖2.4所示。圖 2.4 黑體輻射的光譜功率分布由圖中曲線(xiàn)可知，在黑體輻射過(guò)程中，隨著溫度的升高，物體的輻射能量會(huì)增大，且其輻射峰值會(huì)沿著短波方向移動(dòng)。根據(jù)斯蒂芬—玻耳茲曼定理，對(duì)普朗克黑體輻射公式在全波長(zhǎng)范圍內(nèi)積分，可以得到黑體的輻射出度與其溫度的四次方成正比：( )4b b bP T T(2-13)其中， 為斯蒂芬—玻耳茲曼常量。在使用熱輻射定律測(cè)量實(shí)際物理的表面真實(shí)溫度時(shí)，需要引入物體發(fā)射率 表示同溫度下實(shí)際物體與黑體輻射能力的接近程度，修正溫度計(jì)算的誤差。物體發(fā)射率的準(zhǔn)確性是影響輻射測(cè)溫精度的重要參數(shù)，黑體的發(fā)射率 1

圖 4.2 鎢錸熱電偶絲一種難熔金屬熱電偶，熱穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍廣于 20us），是良好的熱傳感材料，適用于高溫和溫[36]。其主要缺點(diǎn)是熱電極在氧化氣氛中易氧化，最適宜真空和惰性氣體氛圍中進(jìn)行測(cè)溫。而推氬氣，營(yíng)造一個(gè)惰性燃燒環(huán)境，避免了高溫環(huán)境燒溫度能夠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)測(cè)量。數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)信號(hào)的高速采集和熱電偶傳感器溫度信號(hào)的集卡包括信號(hào)調(diào)理、濾波放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、PC燃燒測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制等卡使用 PCI 協(xié)議進(jìn)行高速數(shù)據(jù)的傳輸，能夠直接

單元模/數(shù)轉(zhuǎn)換PCI總線(xiàn)接口PCI總線(xiàn)接口芯片壓強(qiáng)信號(hào)計(jì)時(shí)信號(hào)圖 4.3 專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集卡功能框圖數(shù)據(jù)采集卡中的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用 AD7606 作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，具有 16bits 高分辨率、8 路模擬同步采樣輸入、±10V的雙極性模擬信號(hào)輸入及 200kbps 的最高速率，能夠?qū)ν七M(jìn)劑燃燒測(cè)試中產(chǎn)生信號(hào)進(jìn)行高速、高精度采集[37]。針對(duì)推進(jìn)劑測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制的需求及板卡資源的調(diào)度，在采集卡中加入 ARM 主控芯片， FPGA，能靈活控制外圍，有更廣泛的硬件接口如 SPI、USART、FSMC、TIMSB、甚至內(nèi)部 ADC/DAC�；谏鲜隹紤]，選用 STM32F103VET6 作為板卡上的模塊，用于計(jì)時(shí)、通過(guò) FSMC 與 AD7606 連接、I/O 擴(kuò)展等功能，并通過(guò)雙口 RA PCI 接口芯片通信，實(shí)現(xiàn)采集卡的資源調(diào)度和現(xiàn)場(chǎng)控制功能。

【參考文獻(xiàn)】

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1 裴慶;趙鳳起;羅陽(yáng);徐司雨;;固體推進(jìn)劑燃速測(cè)試技術(shù)研究進(jìn)展[J];火炸藥學(xué)報(bào);2015年03期

2 趙鳳姣;厲虹;;PID控制器改進(jìn)方法研究[J];控制工程;2015年03期

3 周志軍;吉偉;黃昱;劉奔;周俊虎;;紅外圖像法研究富氧火焰燃燒特性[J];能源工程;2015年01期

4 趙Z

本文編號(hào)：2763842