液體火箭發(fā)動機試驗測控技術(shù)

第1章概論1
1.1發(fā)動機試驗的目的、類型與特點1
1.2測控系統(tǒng)的作用、特點與組成2
1.2.1測控系統(tǒng)的作用與特點2
1.2.2控制方式與系統(tǒng)組成3
1.2.3測量系統(tǒng)組成與功能7
1.3控制架構(gòu)與模式11
1.3.1控制系統(tǒng)架構(gòu)12
1.3.2控制模式13
1.4測量系統(tǒng)架構(gòu)與參數(shù)分類15
1.4.1測量系統(tǒng)架構(gòu)15
1.4.2測量參數(shù)分類17
1.5測控系統(tǒng)發(fā)展歷程與發(fā)展趨勢18
1.5.1控制系統(tǒng)發(fā)展歷程與不足18
1.5.2測量系統(tǒng)發(fā)展歷程與不足20
1.5.3測控技術(shù)發(fā)展趨勢23
參考文獻26
第2章試驗對測控系統(tǒng)的要求27
2.1試驗對測控系統(tǒng)的總體要求27
2.2試驗對控制系統(tǒng)的要求28
2.2.1控制功能、能力與指標要求28
2.2.2控制模式、架構(gòu)與可靠性要求30
2.2.3控制軟件要求33
2.3試驗對測量系統(tǒng)的要求35
2.3.1對參數(shù)測量的基本要求35
2.3.2測量系統(tǒng)專用要求37
2.3.3對關(guān)鍵參數(shù)測量要求39
2.3.4對測量參數(shù)數(shù)據(jù)處理分析要求42
2.3.5對測量軟件要求44
參考文獻48
第3章推力測量技術(shù)49
3.1推力測量系統(tǒng)設(shè)計49
3.1.1測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與組成49
3.1.2測量系統(tǒng)指標要求52
3.2穩(wěn)態(tài)推力測量技術(shù)52
3.2.1試車架設(shè)計技術(shù)52
3.2.2原位校準系統(tǒng)54
3.2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)56
3.2.4推力測量精度影響因素分析56
3.3負推力修正技術(shù)60
3.3.1負推力修正分析60
3.3.2負推力修正62
3.4動態(tài)推力測量技術(shù)65
3.4.1系統(tǒng)設(shè)計65
3.4.2靜態(tài)原位校準系統(tǒng)設(shè)計68
3.4.3壓電式力傳感器校準方法71
3.4.4基于電動缸的自動加載技術(shù)72
3.4.5動態(tài)標定系統(tǒng)設(shè)計73
3.4.6動態(tài)數(shù)據(jù)分析80
3.5多分推力測量技術(shù)85
3.5.1多分力推力架設(shè)計技術(shù)86
3.5.2多分力校準技術(shù)96
3.5.3解耦技術(shù)99
3.5.4多分力測量系統(tǒng)熱試車驗證100
3.6不確定度評估101
3.6.1不確定度的來源分析101
3.6.2不確定度評估方法102
參考文獻105
第4章壓力測量技術(shù)106
4.1系統(tǒng)設(shè)計106
4.1.1需求分析106
4.1.2系統(tǒng)組成及原理107
4.1.3系統(tǒng)設(shè)計108
4.2穩(wěn)態(tài)壓力測量112
4.2.1常用的壓力傳感器112
4.2.2壓力傳感器安裝工藝116
4.2.3信號調(diào)理技術(shù)117
4.3高低溫條件下壓力測量121
4.3.1高溫壓力測量121
4.3.2低溫壓力測量122
4.4真空壓力測量124
4.4.1真空計的分類 124
4.4.2真空計的選型和安裝 125
4.4.3真空環(huán)境對壓力傳感器的影響126
4.5現(xiàn)場校準技術(shù)127
4.5.1電量校準127
4.5.2靜態(tài)物理量校準128
4.6數(shù)據(jù)處理132
4.6.1處理方法132
4.6.2數(shù)據(jù)分析與確認134
4.7測量系統(tǒng)不確定度評估135
4.7.1穩(wěn)態(tài)壓力測量系統(tǒng)不確定度評定136
4.7.2低溫壓力校準裝置測量不確定度評定140
參考文獻143
第5章流量、轉(zhuǎn)速測量技術(shù)144
5.1測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與功能144
5.1.1結(jié)構(gòu)組成144
5.1.2主要功能145
5.2流量計研制與安裝技術(shù)146
5.2.1流量計測量原理146
5.2.2渦輪流量計研制148
5.2.3流量計選型150
5.2.4流量計安裝技術(shù)154
5.3信號調(diào)理與抗干擾技術(shù)156
5.3.1頻率信號調(diào)理器設(shè)計156
5.3.2抗干擾技術(shù) 163
5.4數(shù)據(jù)采集技術(shù)166
5.4.1采集原理與采集速率166
5.4.2采樣誤差分析169
5.5原位校準技術(shù)170
5.5.1常溫推進劑流量校準技術(shù)170
5.5.2低溫推進劑流量校準技術(shù)173
5.6密度獲取技術(shù)179
5.6.1常溫推進劑密度獲取技術(shù)179
5.6.2低溫推進劑密度獲取技術(shù)180
5.7數(shù)據(jù)處理、分析技術(shù)182
5.7.1數(shù)據(jù)處理182
5.7.2數(shù)據(jù)分析與確認185
5.7.3數(shù)據(jù)提供方法187
5.8流量測量不確定度評定188
5.8.1低溫流量校準裝置不確定度評定188
5.8.2姿軌控發(fā)動機穩(wěn)態(tài)流量校準裝置不確定度評定193
5.8.3渦輪流量計流量測量不確定度評定195
參考文獻203
第6章溫度測量技術(shù)204
6.1溫度測量系統(tǒng)設(shè)計204
6.1.1溫度測量基礎(chǔ)204
6.1.2溫度測量系統(tǒng)原理與組成205
6.1.3主要部件選型與設(shè)計207
6.2熱電偶測量技術(shù)208
6.2.1熱電偶測溫原理208
6.2.2熱電偶種類209
6.2.3熱電偶測溫系統(tǒng)組成210
6.2.4熱電偶補償與安裝技術(shù)212
6.3熱電阻測量技術(shù)214
6.3.1熱電阻測溫原理214
6.3.2熱敏電阻測溫原理215
6.3.3熱電阻測溫系統(tǒng)組成216
6.3.4熱電阻測試技術(shù)218
6.4溫度測量現(xiàn)場校準技術(shù)221
6.4.1熱電偶通道校準221
6.4.2鉑電阻通道校準222
6.4.3熱敏電阻通道校準222
6.4.4溫度變送器通道校準223
6.5溫度數(shù)據(jù)處理方法224
6.5.1熱電偶數(shù)據(jù)處理224
6.5.2鉑電阻數(shù)據(jù)處理225
6.5.3熱敏電阻數(shù)據(jù)處理225
6.5.4溫度變換器參數(shù)數(shù)據(jù)處理226
6.6溫度測量不確定度評定226
6.6.1溫度的量值傳遞與溯源226
6.6.2溫度測量不確定度分量組成227
6.6.3溫度測量不確定度A類評定229
6.6.4溫度測量不確定度B類評定231
6.6.5溫度測量不確定度評定232
參考文獻235
第7章動態(tài)參數(shù)測量技術(shù)236
7.1系統(tǒng)組成236
7.1.1傳感器237
7.1.2信調(diào)器與數(shù)據(jù)采集239
7.1.3實時顯示及數(shù)據(jù)處理239
7.2系統(tǒng)設(shè)計要求240
7.3校準方法241
7.3.1實驗室計量校準241
7.3.2現(xiàn)場校準242
7.4動態(tài)參數(shù)測量方法243
7.4.1采集系統(tǒng)設(shè)置243
7.4.2脈動壓力測量245
7.4.3噪聲測量247
7.4.4動應變測量250
7.4.5振動傳感器安裝流程252
7.4.6可靠性分析255
7.4.7實時監(jiān)測256
7.5數(shù)據(jù)處理259
7.5.1數(shù)據(jù)處理要求259
7.5.2數(shù)據(jù)處理流程260
7.5.3數(shù)據(jù)處理方法261
7.5.4頻譜處理263
7.5.5沖擊響應譜265
7.5.6故障信號分析266
7.5.7瞬態(tài)信號分析270
7.6動態(tài)參數(shù)測量系統(tǒng)不確定度評定271
7.6.1不確定度的A類評定272
7.6.2不確定度的B類評定274
7.6.3測量系統(tǒng)不確定度的計算276
參考文獻277
第8章其他參數(shù)測量技術(shù)278
8.1熱流測量技術(shù)278
8.1.1熱流傳感器分類278
8.1.2熱流傳感器原理279
8.1.3熱流傳感器選型282
8.1.4熱流測量系統(tǒng)283
8.1.5影響熱流測量準確性的因素 283
8.2光纖測量技術(shù)284
8.2.1光纖Bragg光柵理論基礎(chǔ)284
8.2.2測量系統(tǒng)組成及測量方法289
8.3紅外溫度測量技術(shù)297
8.3.1發(fā)動機紅外溫度測量技術(shù)297
8.3.2紅外溫度測量系統(tǒng)298
8.3.3影響紅外測溫的因素300
8.3.4發(fā)動機紅外測溫的不足303
8.3.5紅外熱像現(xiàn)場校準方法304
8.3.6紅外熱像儀測量工藝方法305
8.3.7發(fā)動機紅外參數(shù)及數(shù)據(jù)分析310
8.4機器視覺圖像檢測技術(shù)311
8.4.1視覺圖像檢測技術(shù)應用311
8.4.2系統(tǒng)構(gòu)成312
8.4.3產(chǎn)品狀態(tài)檢測系統(tǒng)314
8.5氣體流場測量技術(shù)315
8.5.1氣體流場壓力測量316
8.5.2氣流場溫度測量318
8.5.3氣流場速度測量319
8.5.4風洞試驗流場校測320
8.6高速空間運動軌跡測試技術(shù)323
8.6.1應用背景323
8.6.2測試原理及方法324
8.6.3系統(tǒng)組成326
8.6.4圖像處理功能327
8.6.5測試流程327
參考文獻330
第9章發(fā)動機試驗控制技術(shù)331
9.1控制系統(tǒng)架構(gòu)、控制方法及工作過程331
9.1.1系統(tǒng)架構(gòu)331
9.1.2系統(tǒng)組成及功能332
9.1.3控制方法333
9.1.4系統(tǒng)工作流程337
9.2控制對象分類338
9.2.1電爆管338
9.2.2電磁閥339
9.2.3電動閥340
9.2.4調(diào)節(jié)閥342
9.3控制系統(tǒng)硬件技術(shù)343
9.3.1控制器343
9.3.2常見的控制器344
9.3.3外圍接口電路352
9.3.4典型控制電路362
9.4控制時序自動判讀技術(shù)364
9.4.1自動判讀程序設(shè)計原則364
9.4.2自動判讀程序設(shè)計方法365
9.5發(fā)動機試驗控制技術(shù)典型應用367
9.5.1大推力發(fā)動機試驗控制系統(tǒng)367
9.5.2姿軌控發(fā)動機試驗控制系統(tǒng)368
參考文獻371
第10章試驗狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)372
10.1閉環(huán)控制技術(shù)372
10.1.1控制目標選擇372
10.1.2執(zhí)行機構(gòu)選擇373
10.1.3控制參數(shù)選擇374
10.1.4可靠性設(shè)計376
10.1.5可維修性設(shè)計378
10.2發(fā)動機故障診斷技術(shù)381
10.2.1故障診斷基本概念和指標381
10.2.2發(fā)動機試驗故障診斷系統(tǒng)設(shè)計382
10.2.3發(fā)動機試驗故障診斷技術(shù)發(fā)展388
10.3姿控動力系統(tǒng)仿真顯示技術(shù)388
10.3.1仿真顯示系統(tǒng)設(shè)計原則388
10.3.2仿真顯示系統(tǒng)設(shè)計389
10.4試驗系統(tǒng)健康監(jiān)測技術(shù)393
10.4.1維護方式與檢測作用393
10.4.2監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)394
10.4.3監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則與功能395
10.4.4狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容397
10.4.5監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析398
參考文獻400
第11章伺服控制技術(shù)401
11.1伺服機構(gòu)401
11.1.1伺服機構(gòu)分類401
11.1.2伺服機構(gòu)原理403
11.2地面伺服控制系統(tǒng)405
11.2.1控制系統(tǒng)功能405
11.2.2控制系統(tǒng)組成406
11.2.3搖擺控制系統(tǒng)測試內(nèi)容407
11.3模擬伺服機構(gòu)控制 408
11.4數(shù)字總線伺服機構(gòu)控制411
參考文獻416
第12章應用軟件設(shè)計417
12.1應用軟件組成與特點417
12.2應用軟件設(shè)計方法418
12.2.1軟件開發(fā)過程418
12.2.2軟件需求分析418
12.2.3設(shè)計實現(xiàn)419
12.2.4測試確認419
12.3常用應用軟件設(shè)計要點421
12.3.1控制軟件及設(shè)計要點421
12.3.2測量軟件及設(shè)計要點425
12.4發(fā)動機試驗應用軟件設(shè)計舉例430
12.4.1大型發(fā)動機控制軟件設(shè)計430
12.4.2姿軌控發(fā)動機控制軟件設(shè)計435
12.4.3吸氣式發(fā)動機試驗分布式測量軟件設(shè)計440
參考文獻445
第13章試驗數(shù)據(jù)分析技術(shù)446
13.1數(shù)據(jù)分析方法446
13.1.1數(shù)據(jù)分析前準備446
13.1.2正常數(shù)據(jù)確認447
13.1.3異常數(shù)據(jù)確認447
13.1.4數(shù)據(jù)處理取舍方法448
13.1.5歷史試驗數(shù)據(jù)對比450
13.1.6數(shù)據(jù)包絡(luò)分析450
13.2數(shù)據(jù)修正技術(shù)450
13.2.1常溫環(huán)境的數(shù)據(jù)修正450
13.2.2低溫環(huán)境的數(shù)據(jù)修正455
13.2.3高溫環(huán)境的數(shù)據(jù)修正456
13.3數(shù)據(jù)評估技術(shù)457
參考文獻460
第14章試驗系統(tǒng)測試技術(shù)461
14.1測控系統(tǒng)測試內(nèi)容461
14.1.1測控系統(tǒng)測試項目461
14.1.2系統(tǒng)測試流程463
14.2測控系統(tǒng)測試方法467
14.2.1控制系統(tǒng)檢查測試方法467
14.2.2測量系統(tǒng)檢查測試方法469
14.2.3故障診斷系統(tǒng)檢查測試方法471
14.2.4搖擺測控系統(tǒng)檢查測試方法471
14.2.5電源配電系統(tǒng)檢查測試方法472
14.3試驗測控系統(tǒng)的維護方法473
14.3.1硬件檢查維護473
14.3.2軟件維護473
參考文獻475