一种航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法技术

一种航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法。其包括将响应信号分成透射、椭圆反射和回波信号；得到初步气液分布重建图像；获得气液分布重建图像；将气液分布重建图像划分成不同气泡区域集合；获得二维气液分布图像；获得三维气液分布图像等步骤。本发明专利技术在微重力、大体积贮箱的场景下，结合反投影、椭圆反射和局部曲率重构方法加权重建气液边界的位置和气相区域的大致分布；基于局部曲率不突变的规则重建贮箱大测量区域中的盲区，基于气枕区构型为椭圆形回转体的先验特征，采用形态学处理和椭圆拟合处理气液分布图像。采用简单的测量设备，对贮箱内气液分布状态进行测量，对航天飞行器推进剂管理、姿态控制和推进剂剩余量测量有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天器在轨推进剂容器检测，具体涉及一种航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法。

技术介绍

1、低温液体推进剂贮箱中存在复杂的蒸发相变、压力变化、传热、池沸腾等现象，从而产生分散于液相区的气泡并融合形成气枕区，微重力条件下气枕区的最终构型为一个椭圆形回转体。气枕区的破裂、惰性气体的加入、不稳定的压力或温度分布和贮箱振荡等因素会导致贮箱内部气液分布的复杂变化，气液状态的不确定性且难以准确检测为航天器在轨运行带来诸多问题。一是贮箱在气体分布未知的情况下直接排压可能使液体推进剂被误排放，从而造成严重的后果。二是气液分布的变化会直接影响航天器的质心位置，进而影响姿态控制。三是气液界面的定位有助于测量推进剂的剩余量，可以准确预测卫星寿命终结的时间。

2、对于气液分布测量，现有技术有光学方法、电学层析方法和声学方法，其中光学方法和电学层析方法分别受贮箱的非透明壁面和流体导电性的限制，不适用于贮箱气液两相测量场景。声学方法中的超声层析方法通过超声换能器阵列的循环激励与接收信号，在阵列的激励和接受过程中可以同时采集到衰减信号和多路径的反射信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，所述航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法包括按顺序进行的下列步骤：

2.根据权利要求1所述的航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，在步骤1)中，所述在贮箱上搭建多层超声换能器阵列，轮流激励超声换能器阵列中不同通道的超声换能器，并将响应信号分成透射、椭圆反射和回波信号三组的具体方法为：

3.根据权利要求1所述的航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，在步骤2)中，所述利用反投影、椭圆反射方法和局部曲率重构方法分别对上述透射、椭圆反射和回波信号进行反演，然后...

【技术特征摘要】

1.一种航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，所述航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法包括按顺序进行的下列步骤：

2.根据权利要求1所述的航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，在步骤1)中，所述在贮箱上搭建多层超声换能器阵列，轮流激励超声换能器阵列中不同通道的超声换能器，并将响应信号分成透射、椭圆反射和回波信号三组的具体方法为：

3.根据权利要求1所述的航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，在步骤2)中，所述利用反投影、椭圆反射方法和局部曲率重构方法分别对上述透射、椭圆反射和回波信号进行反演，然后将三种方法获得的敏感矩阵进行加权叠加，得到初步的气液分布重建图像的具体方法为：

4.根据权利要求1所述的航天器低温液体燃料贮箱的气液分布状态检测方法，其特征在于，在步骤3)中，所述基于形态学处理方法去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮小博，张宇，虞耀，张进，綦磊，陈勇，高贺新，吴羽，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：