主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置的製作方法

2023-06-14 10:11:37

本實用新型屬於固體火箭推進劑的燃速測試領域，具體涉及一種主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置。

背景技術：

固體火箭推進劑燃速參數是表徵推進劑性能的重要參數之一，目前主要採用將固體推進劑製成藥條的方式開展燃速測試，測試方法有靶線法、水下聲發射法、光電法等。

光電法測試固體火箭推進劑的燃速是在試驗器側壁開一條與藥條平行的光學窗口，在藥條上下兩端布置兩個光電傳感器來接收推進劑燃燒產生的火焰輻射信號，並記錄藥條燃燒時間，從而確定推進劑的平均燃速。但是，在實際工作條件下，推進劑的燃速會受壓強影響並發生變化，並且，固體推進劑燃燒時通常產生較多煙霧，這些煙霧使得藥條燃燒火焰光衰減嚴重，兩個光電傳感器接收到的火線輻射信號減弱，導致獲得的固體推進劑的燃速不準確。

技術實現要素：

本實用新型是為解決上述問題而進行的，目的在於提供一種結構簡單、非接觸式、測試精度高以及能夠動態測試的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置。

本實用新型提供了一種主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置，用於動態測試燃燒室中由固體火箭推進劑製成的藥條的燃速，其特徵在於，包括：雷射發射部，設置在燃燒室的一側，用於發射出雷射片光，包括用於發射出雷射點光的雷射發射單元以及用於將雷射點光轉換為雷射片光的雷射片光轉換單元；光電轉換部，設置在燃燒室的另一側且與雷射發射部相對應，用於接收穿過藥條的雷射片光的透射光並將雷射片光的透射光光信號轉換為電信號；以及信號處理部，與光電轉換部連接，用於處理電信號並得到與電信號相應的數據再基於數據得到藥條的燃速，其中，光電轉換部包括與藥條縱向並排設置的多個光電轉換單元，多個光電轉換單元互相平行設置且與藥條垂直，燃燒室包括：燃燒室主體，兩個透光窗，分別設置在燃燒室主體的兩側，用於透過雷射片光。

本實用新型提供的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置，還可以具有這樣的特徵，還包括：光電探測調製部，與光電轉換部連接，用於對光電轉換單元進行調製與變換處理。

本實用新型提供的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置，還可以具有這樣的特徵：其中，光電轉換單元包括用於增強雷射片光的透射光光信號的增強透鏡以及用於將雷射片光的透射光光信號轉換為電信號的光電電晶體。

實用新型作用與效果

本實用新型提供了一種主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置，該動態測試裝置包括雷射發射部、光電轉換部以及信號處理部，燃燒室包括燃燒室主體和兩個透光窗，雷射發射部用來發射出雷射片光，光電轉換部用來接收穿過燃燒條的雷射片光的透射光並將雷射片光的透射光光信號轉換為電信號，信號處理部用來處理電信號得到電信號相應的數據並基於該數據得到藥條的燃速，由於本實用新型利用雷射作為光源，根據雷射經過藥條後的透射光強信號來動態獲得藥條的燃速，使得本實用新型的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置與方法克服了光電法易受壓強影響、測試精度低的缺點，具有結構簡單、非接觸式、測試精度高等優點。

附圖說明

圖1是本實用新型的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，以下實施例結合附圖對實用新型的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置作具體闡述。

圖1是本實用新型的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置的結構示意圖。

如圖1所示，主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置200用來動態測試燃燒室100中藥條101的燃速。

燃燒室100是一個密閉容器，該密閉容器內的壓強可以調節，用來開展特定實驗條件下的測試，燃燒室100包括燃燒室主體103及兩個透光窗102。兩個透光窗102分別設置在燃燒室主體103的左、右側面上，燃燒室100中設置有兩個藥條固定件104。藥條101通過兩個藥條固定件104固定，啟動燃燒室100外的點火裝置(圖中未顯示)，點燃藥條101的下部，使藥條101從下往上燃燒。在本實施例中，透光窗102為光學窗口片102，藥條101固定在燃燒室100中心處。

主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置200包括雷射發射部10、光電轉換部20、光電探測調製部30以及信號處理部40。主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置200用來動態測試燃燒室100中藥條101的燃速。

雷射發射部10設置在燃燒室主體左側的光學窗口片102的左邊，它包括雷射發射單元11以及雷射轉換單元12。

雷射發射單元11用來發射出雷射點光13，在本實施例中，雷射發射單元11為雷射器。

雷射轉換單元12與雷射發射單元11光路連接，它用來將雷射點光13轉換為雷射片光14，雷射片光14照射在左側的光學窗口片102上變成平行的雷射片光14。在本實施例中，雷射轉換單元12為柱面透鏡。

光電轉換部20設置在燃燒室主體右側的光學窗口片102的右邊，它用來接收藥條燃燒後穿過藥條的雷射片光14並將穿過後的雷射片光14的透射光光信號轉換為電信號，它包括多個光電轉換單元21，光電轉換單元21的數量可根據測試需要進行調節，多個光電轉換單元21與藥條101縱向並排設置，光電轉換單元21之間相互平行設置，每個光電轉換單元21都與藥條101垂直。如圖1所示，在本實施例中，光電轉換單元21有4個，光電轉換單元21的數量可根據測試需要進行調整。

光電轉換單元21包括增強透鏡211和光電電晶體212。

增強透鏡211與右側的光學窗口片102正對設置，它用來增強穿過藥條101後雷射片光的透射光光信號。

光電電晶體212與增強透鏡211光路連接，它用來將雷射片光的光信號轉換為電信號。

光電探測調製部30與所有的光電轉換單元21連接，它用來對光電轉換單元21進行調製與變換處理。在本實施例中，光電探測調製部30為控制電路30。

信號處理部40與控制電路30連接，它用來處理控制電路30控制後的電信號，得到與電信號相對應的數據，並根據該數據得到藥條的動態燃速。在本實施例中，信號處理部40為計算機40。

本實施例的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置的測試過程與原理為：

首先，將雷射發射部10布置在左側的光學窗口片102的左邊，光電轉換部20布置在右側的光學窗口片102的右邊，計算機40存儲好每個光電轉換單元21與藥條101從下往上燃燒時對應的一維坐標x1，x2.....，xn，其中，n為正整數；然後，開始測試，開啟雷射器，點燃藥條101，記錄當前的時間；進一步，計算機40動態記錄光電轉換單元21接收到的雷射片光14的光信號，並確定雷射片光14的光信號突變點對應的坐標值以及對應的藥條101燃燒的時間。再進一步，計算機40根據坐標值與藥條101燃燒的時間繪製坐標值隨時燃燒的時間的變化曲線。計算機40按vt＝dx/dt對變化曲線進行微分處理得到藥條101的動態燃速vt，進而推出固體火箭推進劑的動態燃速。

實施例作用與效果

本實施例提供了一種主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置，動態測試裝置包括雷射發射部、光電轉換部以及信號處理部，燃燒室包括燃燒室主體和兩個透光窗，雷射發射部用來發射出雷射片光，光電轉換部用來接收穿過燃燒條的雷射片光的透射光並將雷射片光的透射光光信號轉換為電信號，信號處理部用來處理電信號得到電信號相應的數據並基於該數據得到藥條的燃速，由於本實施例利用雷射作為光源，根據雷射經過藥條後的透射光強信號來動態獲得藥條的燃速，使得本實施例的主動雷射式固體火箭推進劑燃速動態測試裝置克服了光電法易受壓強影響，測試精度低的缺點，具有結構簡單、非接觸式、測試精度高等優點。

本實用新型不限於具體實施方式的範圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所述的權利要求限定和確定的本實用新型的精神和範圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構思的實用新型創造均在保護之列。