一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法，本发明专利技术涉及液体火箭发动机试验领域，通过比对装置，定期或在重大试验前快速确认标准传感器的性能指标，对比证书，同时建立的数据库，包含不同推力架不同发动机型号推力校准的各项性能指标，方便查阅比对，有效保证试验高质量、高效率的完成，避免了非必要的进度耽误。了非必要的进度耽误。了非必要的进度耽误。

【技术实现步骤摘要】
一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法


[0001]本专利技术涉及液体火箭发动机试验领域，尤其是涉及一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法。

技术介绍

[0002]随着中国航天事业的蓬勃发展，轨/姿控发动机试验任务也逐年递增。发动机高空模拟试验前都需要进行推力校准，目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度以及重复性等，关键工作是通过试验的方法来建立输入量和输出量之间的输入一输出实际特性曲线。
[0003]推力测量系统是复杂的机电系统，随着对推力校准精度的要求越来越高，为保证数据的一致性，需要对推力测量系统的状态进行监测。影响推力校准的因素有很多，包括电源的影响，推力架结构本身的影响，有数据采集系统太平洋6000的影响，有标准传感器的影响等等。
[0004]对于某次推力校准，发现斜率和以往偏差，需要分析原因：数据采集系统自身精度高，一般会定期送校；推力架本身结构除去接线不会有大的变化；供电电源以及监测仪表定期校检；排查标准传感器一般为最后一步，除去送校没有自身的手段，但是在检查标准传感器时，己经到了临近试验的日期，如果去送到计量所校准则会耽误进度。
[0005]推力校准中使用的标准传感器有效期为一年，实际使用中传感器存在长期稳定性不佳或突然损坏的现象，但在试验前准备阶段唯一不能确定问题的就是标准传感器。
[0006]推力架标准传感器长期稳定性不佳带来的可靠性问题：
[0007]试验前推力校准时发现工作传感器标定的斜率和之前试验的斜率存在偏差时，在不能首先排除标准传感器时，就需要在每个传递环节查找问题，花费时间，耽误进度；在不能确定是标准传感器出现不稳定时，由于时间关系，试验中只能应用推力校准时的传递关系系数，试验后送检标准传感器，但这会影响试验数据处理进度。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供一种推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法以及一套覆盖常用量程的推力传感器比对装置。
[0009]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种推力测量传感器长期稳定性监测系统，覆盖常用量程推力传感器的比对装置，包括步进电机、驱动控制器、精密直线模组、加长螺母、弹簧伸缩部件、滑轨、标准传感器、工作传感器、稳压电源、数字采集仪、自适应固定装置、铝型材支撑架。
[0010]在其中一个实施例中，用于推力测量的传感器的压缩量或伸长量都较小，尤其对于大量程传感器，压缩或伸长单位mm对应的力值的变化量很大，为了提高推力校准的精度，设计了关键部件弹簧伸缩部件，包括矩形弹簧、弹簧支撑轴、套筒，将弹簧的伸长量“加入”到传感器的伸长量中，便于控制。
[0011]在其中一个实施例中，为了做到传感器的快速校准，首先需要做到传感器的快速安装，针对不同的工作传感器长度不同大小不同连接方式不同，装置为做到快速安装做了如下改进：
[0012]对被校准的不同量程的传感器，配套了不同的弹簧，不同颜色可承受不同最大载荷，但是结构尺寸一致，为做到针对不同传感器量程对应弹簧的快速安装，弹簧支撑轴与直线模组电动缸连接，机构设置了直线模组电动缸的初始伸长量170mm，校准前只需要将直线模组的伸长量通过电机进行收缩170mm，空出余量便可快速安装，模块化管理；
[0013]针对传感器连接尺寸的不同，加工了不同尺寸的连接件，做到试验常用传感器校准前的快速安装；
[0014]针对传感器的长度不同，在机构尾端设计自适应固定机构，可以根据传感器底部的位置确定挡板固定的位置。
[0015]本专利技术实施例提供一种推力测量传感器长期稳定性监测方法，具体方式为电机旋转带动电动缸水平轴产生轴向位移，通过弹簧和弹簧轴传递力到传感器，力的大小由程序控制电机旋转实现，由弹簧的位移(压缩量)确定。通过对推力传感器的正反行程标定，得出的数据与检定证书对比，验证传感器的稳定性。
[0016]在其中一个实施例中，方法还包括自动校准技术，日常姿轨控空间发动机试验一般使用油压机手动加载，前端根据检定证书施加力值，后端采集听到口令记录；自动校准技术通过程序控制电机旋转传递力，在到达一个力值台阶时，自动进行记录，继续到达下一个台阶，这避免了人工操作的误差，精度更高。
[0017]为保证自动校准加载系统的准确度，关键是应提高加载系统控制的稳定性，主要通过远端控制电机的稳定性来实现。
[0018]采用逐级加载的方式，在接近比对力值台阶时，如何保证电机在那一点处的稳定性是一个影响精度的重要因素。
[0019]初步思路是把整个加(卸)载过程分为粗加卸载段和微调阶段，微调阶段为在加载力值接近标准值要求的力值时，通过微调达到稳定的目的。
[0020]在其中一个实施例中，方法还包括建立一个数据库，包含不同推力架不同发动机型号推力校准的各项性能指标，方便查阅比对，同时可以分析方差。区别于以记录本的形式记录零散的数据，数据库不仅可以将历史的数据记录下来，还可以随时调用同一推力架同一型号的发动机的数据，做到全生命周期化管理。
[0021]一种推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法，包括以下步骤：
[0022]步骤一：根据被测传感器的量程选择弹簧的量程，并安装被测传感器和弹簧；
[0023]步骤二：通过程序控制电机旋转，使电动缸缩短伸长量，便于弹簧安装在弹簧轴上，设置一定的预紧力；
[0024]步骤三：记录初始值，开始进行推力校验，通过弹簧传递力的台阶；
[0025]步骤四：每次到达力的校验值时，减小电机速度，在校验值与实际值之差的绝对值小于某一值时，进行记录；
[0026]步骤五：校准采用正反行程三次校准，通过信号处理系统记录数据得出传感器静态性能指标与证书比对；
[0027]步骤六：得出结论，并将结果记录在数据库中，方便以后查阅。
[0028]综上所述，本专利技术有益效果是：
[0029]通过比对装置，定期或在重大试验前快速确认标准传感器的性能指标，对比证书，同时建立的数据库，包含不同推力架不同发动机型号推力校准的各项性能指标，方便查阅比对，有效保证试验高质量、高效率的完成，避免了非必要的进度耽误。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术一种推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法系统原理示意图
[0032]图2为本专利技术所述方法硬件平台
[0033]图3为本专利技术所述方法中自动校准技术方法示意图
[0034]图4为本专利技术所述方法的的比对装置示意图
[0035]图5为本专利技术所述方法的的比对装置的三维结构图
[0036]图6为本专利技术所述方法的的比对装置的弹簧伸缩部件的三维结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统及其方法，其特征在于，覆盖常用量程推力传感器的比对装置，包括步进电机、驱动控制器、精密直线模组、加长螺母、弹簧伸缩部件、滑轨、标准传感器、工作传感器、稳压电源、数字采集仪、自适应固定装置、铝型材支撑架。2.根据权利要求1所述的一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统，其特征在于：系统装置覆盖试验常用的不同量程的标准传感器。3.根据权利要求1所述的一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统，其特征在于：用于推力测量的传感器的压缩量或伸长量都较小，尤其对于大量程传感器，压缩或伸长单位mm对应的力值的变化量很大，为了提高推力校准的精度，设计了关键部件弹簧伸缩部件，包括矩形弹簧、弹簧支撑轴、套筒，将弹簧的伸长量“加入”到传感器的伸长量中，便于控制。4.根据权利要求1所述的一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统，其特征在于：针对不同的工作传感器长度不同大小不同连接方式不同，装置为做到快速安装做了如下改进：对被校准的不同量程的传感器，配套了不同的弹簧，不同颜色可承受不同最大载荷，但是结构尺寸一致，为做到针对不同传感器量程对应弹簧的快速安装，弹簧支撑轴与直线模组电动缸连接，设置了直线模组电动缸的初始伸长量170mm，校准前只需要将直线模组的伸长量通过电机进行收缩170mm，空出余量便可快速安装，模块化管理；针对传感器连接尺寸的不同，加工了不同尺寸的连接件，做到试验常用传感器校准前的快速安装；针对传感器的长度不同，在机构尾端设计自适应固定机构，可以根据传感器底部的位置确定挡板固定的位置。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的一种用于推力测量传感器长期稳定性监测系统，其特征在于：系统具体方式为电机旋转带动直线模组电动缸水平轴产生轴向位移，压缩弹簧产生负载推力，通过弹簧伸缩部件传递力到传感器，力的大小由程序控制电机旋转实现，由弹簧的位移(压缩量)确定，由数据采集仪实时采集标准传感器和工作传感器数据，通过对推力传感器的正反行程标定，得出...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑科，郭健鑫，王得志，刘万龙，赵恒，方晓辉，马帅，冯欣，凌思睿，代天赐，张雪飞，张兆赫，刘鑫，刘硕，杨永富，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：