基于波长调制光谱的电弧风洞漏水故障诊断测量系统技术方案

基于波长调制光谱的电弧风洞漏水故障诊断测量系统，信号发生模块产生锯齿波和正弦信号的叠加信号，传输给激光控制器，激光控制器调节激光输出模块的波长，激光输出模块输出的激光信号经激光发射模块输出自由激光并通过外部喷管出口的超声速气流，透过超声速气流的激光信号经激光接收模块接收，接收后的激光信号被数据采集模块采集，进行光电转换，将激光信号转换为电信号并送至数据分析模块；数据分析模块对电信号进行实时分析和处理，依据光谱信号强度的变化判定外部电弧加热器的运行是否异常。

【技术实现步骤摘要】
基于波长调制光谱的电弧风洞漏水故障诊断测量系统
本专利技术涉及基于波长调制光谱的电弧风洞漏水故障诊断测量系统，用于电弧风洞面模拟试验，属于飞行器地面气动热试验研究领域。
技术介绍
电弧风洞是开展飞行器热防护和防热材料考核的主要地面试验设备，其设备的核心是电弧加热器和喷管。其通过电弧加热器产生飞行器再入的高温环境，利用喷管加速获得飞行器再入的超声速来流环境。由于飞行器的严苛热环境，电弧加热器和喷管长期承受高焓、高热流、高压的热状态，设备本身必须采用内流道循环冷却设备才能保证设备正常运行。电弧加热器和喷管如果发生漏水情况，冷却水会破坏设备运行，烧损设备，同时破坏飞行器防热材料模型，造成设备和试验进度损失,关于电弧风洞漏水故障的诊断是开展相关气动热地面试验的重中之重。目前，关于电弧加热器的故障诊断，国内外开展了各种尝试，国外通过电弧加热器设备本身运行参数的异常进行分析，但是由于设备运行参数的反应延迟，无法有效、快速的进行漏水判定。本研究室发展了基于发射光谱和吸收光谱的诊断方法，通过直接测量漏水过程中引入的水蒸气和氢原子判定设备漏水，并实际应用于设备工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于波长调制光谱的电弧风洞漏水故障诊断测量系统，其特征在于：包括：信号发生模块、激光控制器、激光输出模块、激光发射模块、光学测量片、激光接收模块、数据采集模块和数据分析模块；/n所述光学测量片安装在喷管出口，且光学测量片与喷管出口平齐安装，光学测量片的发射端和接收端安装激光发射模块和激光接收模块；/n信号发生模块产生频率f2的锯齿波和频率f1的正弦信号的叠加信号，传输给激光控制器，激光控制器调节激光输出模块的波长，激光输出模块输出的激光信号经激光发射模块输出自由激光并通过外部喷管出口的超声速气流，所述超声速气流由外部电弧加热器对进入的试验介质进行加热，再经外部喷管膨胀加速后在外部喷管的出口...

【技术特征摘要】
1.基于波长调制光谱的电弧风洞漏水故障诊断测量系统，其特征在于：包括：信号发生模块、激光控制器、激光输出模块、激光发射模块、光学测量片、激光接收模块、数据采集模块和数据分析模块；
所述光学测量片安装在喷管出口，且光学测量片与喷管出口平齐安装，光学测量片的发射端和接收端安装激光发射模块和激光接收模块；
信号发生模块产生频率f2的锯齿波和频率f1的正弦信号的叠加信号，传输给激光控制器，激光控制器调节激光输出模块的波长，激光输出模块输出的激光信号经激光发射模块输出自由激光并通过外部喷管出口的超声速气流，所述超声速气流由外部电弧加热器对进入的试验介质进行加热，再经外部喷管膨胀加速后在外部喷管的出口形成；所述f1＞f2；
透过超声速气流的激光信号经激光接收模块接收，接收后的激光信号被数据采集模块采集，进行光电转换，将激光信号转换为电信号并送至数据分析模块；数据分析模块对电信号进行实时分析和处理，依据光谱信号强度的变化判定外部电弧加热器的运行是否异常。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述数据分析模块判定外部电弧加热器的运行是否异常的具体过程为：
1)获得所述电信号的单周期信号；
2)对上述电信号单周期信号进行二次谐波分析，获得所述超声速气流中的水蒸气的2f信号；
3)选取所述2f信号中水蒸气中心波长位置的2f信号强度值，获得所述中心波长位置2f信号强度值随时间变化的曲线；
当所述中心波长位置2f信号强度值维持在一个预设的稳定范围内时，判定外部电弧加热器设备运行正常；当所述中心波长位置2f信号强度值突然增加，并连续N个周期均超过设定阈值A2，说明外部电弧加热器漏水，判定设备运行异常并关停设备。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述判定周期N≥1，当N设定为1时，通过一个周期判定设备运行状态；...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾徽，周凯，闫宪翔，朱旭，欧东斌，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11