数字式低温液位测量系统

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1、第43卷第3期火箭推进Vol.43,№.32017年6月JOURNALOFROCKETPROPULSIONJun.2017数字式低温液位测量系统段文浩，张佳，王虹玥（北京航天试验技术研究所，北京100074）摘要：液体火箭发动机试验中，低温推进剂（液氢、液氧、液态甲烷等）的稳态流量是发动机设计的重要参数。目前用自主研制的分节式电容液面计、电容变换仪、采集设备和计算机组成流量测量系统，实现氢氧发动机高空模拟试验及校准试验中高精度稳态流量的测量和实时液位监测。为了提高电容式液位计的测量精度和可靠性，对变送仪表的性能进行了改进。研制了基于FPGA的数字式液位测量仪，测量系统仅由分节式液位传感器、数字

2、式液位测量仪和计算机构成一套完整的解决方案，实现了仪器的智能化和数字化。关键词：发动机试验；低温推进剂；液位测量；数字化测量系统+中图分类号：V434.3-34文献标识码：A文章编号：1672-9374(2017)03-0079-06DigitalmeasurementsystemforcryogenicliquidlevelDUANWenhao,ZHANGJia,WANGHongyue（BeijingInstituteofAerospaceTestingTechnology,Beijing100074,China）Inliquidrocketenginetest,steady-statefl

3、owrateofcryogenicpropellants(suchasliquidhydrogen,liquidoxygen,liquidmethane,etc.)isanimportantparameteroftheenginedesign.Currently,theflowmeasurementsystemconsistsofself-developedsub-sectioncapacitiveliquidlevelgauge,matchingcapacitancemeter,acquisitionequipmentandcomputers.Itcanimplementhigh-preci

4、sionsteady-stateflowmeasurementandreal-timeliquidlevelmonitoringinaltitudesimulationtestandcalibrationtestofahydrogenoxygenengine.Inordertoimproveaccuracyandreliabilityofcapacitiveliquidometer,theperformanceoftransmissioninstrumentswasimprovedandtheFPGA-baseddigitalliquidometerwasdeveloped,sothataco

5、mpletesetofsolutionscouldbeconstitutedbyonlythesectionlevelsensor,digitallevelmeasuringinstrumentsandcomputerstoachieveintelligentizationanddigitizationoftheinstrument.enginetest;cryogenicpropellant;liquidlevelmeasurement;digitizationmeasuringsystem收稿日期：2016-09-08；修回日期：2016-10-21作者简介：段文浩（1986—），男，硕士

6、，工程师，研究领域为火箭发动机试验测控技术万方数据80火箭推进2017年6月量系统由安装在低温推进剂贮箱内的液位传感0引言器、位于后端测量间的数字式液位测量仪以及上在液体火箭发动机试验中，低温推进剂（如位机采集处理软件组成，可实时显示加注、试车液氢、液氧、液态甲烷等）的稳态流量是发动机中的贮箱液位信息，并采集试车中的稳态流量数设计的重要参数。目前，北京航天试验技术研究据。另外，该系统在设计上兼容其他待测低温介所使用自主研制的分节式电容液面计、电容变换质（液氮、液态甲烷等）、不同贮箱结构及测量仪、采集设备和计算机组成流量测量系统，实现距离，具有较广的适用范围。在氢氧发动机高空模拟试验、校准试验中

7、的高精1.2技术指标度稳态流量测量和实时液位监测。1）总电容测量范围：0~20000pF；低温流量测量中，分节式电容液面计技术已2）三角波测量拐点精度不低于0.5%；经成熟，但配套的电容变换仪却存在稳定性不3）电容测量分辨率：优于1pF；高、精度不高和智能化程度不高的不足。由于内4）总电容测量精度优于1%，线性度优于部是纯模拟电路，每一个信号处理环节都需通过0.5%；调节电位器来实现，电路中电位器