一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)及其方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)屬于測(cè)試、測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)量系統(tǒng)及方法，具體涉及一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)及其方法。該系統(tǒng)包括依次連接的紅外熱成像儀、紅外熱收發(fā)器以及采集計(jì)算機(jī)；其改進(jìn)之處是：還包括與采集計(jì)算機(jī)連接的觸發(fā)模塊，觸發(fā)模塊用于采集計(jì)算機(jī)零秒計(jì)時(shí)。該方法主要步驟是：1、確定環(huán)境對(duì)被測(cè)溫度的影響的因素；2、消除環(huán)境對(duì)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的影響的因素；3、靜態(tài)測(cè)量被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度；4、測(cè)量被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面輻射率；5、被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度的動(dòng)態(tài)測(cè)量；通過本發(fā)明專利技術(shù)能夠準(zhǔn)確、快速、可靠的動(dòng)態(tài)測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)、線、面溫度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于測(cè)試、測(cè)量
，涉及一種測(cè)量系統(tǒng)及方法，具體涉及一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)及其方法。
技術(shù)介紹
目前，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)受傳統(tǒng)測(cè)溫工藝和測(cè)量容量限制，采用的測(cè)量方式是接觸式測(cè)溫，具體手段是：利用溫度傳感器直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外表面上進(jìn)行測(cè)量，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作人員可以簡(jiǎn)單、方便的進(jìn)行某點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的測(cè)量，但是該方式的缺陷也是明顯的：1、試驗(yàn)時(shí)只能獲得離散的點(diǎn)溫度，且數(shù)量有限，無法獲得發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)工作的線溫、面溫和溫度場(chǎng)；2、高溫和腐蝕介質(zhì)影響溫度傳感器的性能和壽命；3、不適合測(cè)瞬態(tài)溫度；4、不適合有毒、高壓危險(xiǎn)場(chǎng)合使用。5、測(cè)溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，影響被測(cè)溫度場(chǎng)的分布，且高溫和腐蝕性介質(zhì)影響感溫元件的性能和壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)溫方式已不能滿足現(xiàn)代一些領(lǐng)域的測(cè)溫需求，對(duì)非接觸、遠(yuǎn)距離測(cè)溫技術(shù)的需要越來越大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決
技術(shù)介紹
中的問題，本專利技術(shù)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)任務(wù)的要求和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的特點(diǎn)，提出了一種能夠準(zhǔn)確、快速、可靠的動(dòng)態(tài)測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)、線、面溫度的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)及其方法。本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案是：本專利技術(shù)提出了一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括依次連接的紅外熱成像儀、紅外熱收發(fā)器以及采集計(jì)算機(jī)；其改進(jìn)之處是：還包括與采集計(jì)算機(jī)連接的觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊用于采集計(jì)>算機(jī)零秒計(jì)時(shí)。上述紅外收發(fā)器與采集計(jì)算機(jī)之間安裝了路由器。上述紅外收發(fā)器包括兩個(gè)紅外熱接收器。基于上述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括以下步驟：1)確定紅外成像儀與被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的拍攝距離和觀測(cè)角度；2)確定被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓和大氣衰減；3)確認(rèn)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面材質(zhì)和光潔度；4)消弱被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓和大氣衰減以及被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面材質(zhì)和光潔度對(duì)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的影響；5)靜態(tài)測(cè)量被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的溫度；6)通過普朗克定律獲取被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面輻射率；7)根據(jù)步驟1)確定的紅外熱成像儀的拍攝距離和觀測(cè)角度，將紅外熱成像儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)，，開始對(duì)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度進(jìn)行的動(dòng)態(tài)測(cè)量；7.1)采集計(jì)算機(jī)獲取電壓信號(hào)；發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，觸發(fā)模塊從零秒計(jì)時(shí)，紅外收發(fā)器持續(xù)的發(fā)送紅外射線通過紅外成像儀到達(dá)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面；被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面再將部分紅外射線反射至紅外成像儀；紅外成像儀產(chǎn)生持續(xù)的電壓信號(hào)通過紅外收發(fā)器接收后發(fā)送給采集計(jì)算機(jī)；7.2)利用靜態(tài)測(cè)量出的被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的溫度以及被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面輻射率結(jié)合持續(xù)電壓信號(hào)，采集計(jì)算機(jī)通過普朗克定律計(jì)算出被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的動(dòng)態(tài)溫度。上述紅外成像儀拍攝距離和觀測(cè)角度采用測(cè)距儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量：拍攝距離以對(duì)焦清晰為準(zhǔn)，觀測(cè)角度遵循朗伯余弦定律，即被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測(cè)方向相對(duì)于輻射表面法線夾角的余弦成正比。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：1.本專利技術(shù)采用的系統(tǒng)采用非接觸式的紅外成像測(cè)量方法，對(duì)被測(cè)物體無影響。2.采用本專利技術(shù)的檢測(cè)物體表面溫度反應(yīng)速度快、可以測(cè)量被測(cè)物表面的點(diǎn)、線、面溫度，測(cè)量范圍寬。3.本專利技術(shù)的方法在測(cè)量開始前，消除了外部環(huán)境對(duì)測(cè)量精度的影響，提高了測(cè)量精度。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了解決利用溫度傳感器直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外表面上進(jìn)行測(cè)量的問題，本專利技術(shù)提出了一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)及其方法。該系統(tǒng)利用紅外射線成像的原理，如圖1所示，該系統(tǒng)包括依次連接的紅外熱成像儀1、紅外熱收發(fā)器2以及采集計(jì)算機(jī)3；其改進(jìn)之處是：還包括與采集計(jì)算機(jī)4連接的觸發(fā)模塊5，所述觸發(fā)模塊5用于出發(fā)采集計(jì)算機(jī)零秒計(jì)時(shí)。進(jìn)一步的說，紅外收發(fā)器2與采集計(jì)算機(jī)4之間安裝了路由器3，路由器3可以采用光纖連接或者通過無線wifi進(jìn)行通信。需要說明的是：紅外收發(fā)器包括兩個(gè)紅外熱接收器，一個(gè)紅外熱接收器用于發(fā)送紅外射線，另一個(gè)用于接收被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)6反射回來的紅外射線。根據(jù)上述系統(tǒng)的描述，現(xiàn)對(duì)使用系統(tǒng)進(jìn)行火箭發(fā)動(dòng)機(jī)溫度測(cè)量的方法進(jìn)行描述：步驟1)確定紅外成像儀與被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的拍攝距離和觀測(cè)角度；紅外成像儀拍攝距離和觀測(cè)角度采用測(cè)距儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量：拍攝距離以對(duì)焦清晰為準(zhǔn)，觀測(cè)角度遵循朗伯余弦定律，即被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測(cè)方向相對(duì)于輻射表面法線夾角的余弦成正比。步驟2)確定被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓和大氣衰減；A、被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度用采用溫度傳感器和濕度傳感器進(jìn)行采集測(cè)量：在熱像儀里，設(shè)置的背景溫度越低則被測(cè)物的現(xiàn)實(shí)溫度也會(huì)偏低，因此采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和濕度；B、采用氣壓測(cè)量?jī)x對(duì)大氣壓和大氣衰減進(jìn)行測(cè)量:大氣影響的因素主要是氣體的吸收、懸浮微粒的散射及背景輻射等，氣體分子的吸收作用造成紅外輻射衰減的重要原因，測(cè)量距離越遠(yuǎn)，紅外輻射受大氣影響的因素越大，因此紅外測(cè)溫工作應(yīng)盡量減少測(cè)溫距離；步驟3)確認(rèn)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面材質(zhì)和光潔度；在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的材質(zhì)表面盡量保持平整光滑，需要清除不必要的油污和其他附著物，必要時(shí)需對(duì)目標(biāo)物表面進(jìn)行打磨處理。同時(shí)避免被測(cè)物被陽光直接照射，以免影響被測(cè)物表面溫度過大變化。步驟4)消弱被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓和大氣衰減以及被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面材質(zhì)和光潔度對(duì)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的影響；步驟5)靜態(tài)測(cè)量被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的溫度；利用溫度觸感器在發(fā)動(dòng)機(jī)未工作狀態(tài)對(duì)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面進(jìn)行溫度測(cè)量；步驟6)通過普朗克定律獲取被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面輻射率；步驟7)根據(jù)步驟1)確定的紅外熱成像儀的拍攝距離和觀測(cè)角度，將紅外熱成像儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)，開始對(duì)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度進(jìn)行的動(dòng)態(tài)測(cè)量；步驟7.1)采集計(jì)算機(jī)獲取電壓信號(hào)；發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，觸發(fā)模塊從零秒計(jì)時(shí)，紅外收發(fā)器持續(xù)的發(fā)送紅外射線通過紅外成像儀到達(dá)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面；被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面再將部分紅外射線反射至紅外成像儀；紅外成像儀產(chǎn)生持續(xù)的電壓信號(hào)通過紅外收發(fā)器接收后發(fā)送給采集計(jì)算機(jī)；步驟7.2)利用靜態(tài)測(cè)量出的被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的溫度以及被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面輻射率結(jié)合持續(xù)電壓信號(hào)，采集計(jì)算機(jī)通過普朗克定律計(jì)算出被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的動(dòng)態(tài)溫度。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括依次連接的紅外熱成像儀、紅外熱收發(fā)器以及采集計(jì)算機(jī)；其特征在于：還包括與采集計(jì)算機(jī)連接的觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊用于采集計(jì)算機(jī)零秒計(jì)時(shí)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括依次連接的
紅外熱成像儀、紅外熱收發(fā)器以及采集計(jì)算機(jī)；其特征在于：還包括
與采集計(jì)算機(jī)連接的觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊用于采集計(jì)算機(jī)零秒計(jì)
時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)，
其特征在于：所述紅外收發(fā)器與采集計(jì)算機(jī)之間安裝了路由器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)，
其特征在于：所述紅外收發(fā)器包括兩個(gè)紅外熱接收器。
4.基于權(quán)利要求1所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)
的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)確定紅外成像儀與被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的拍攝距離和觀測(cè)角度；
2)確定被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓和大氣衰減；
3)確認(rèn)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面材質(zhì)和光潔度；
4)消弱被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓和大氣衰減
以及被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的表面材質(zhì)和光潔度對(duì)紅外熱成像溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)
量精度的影響；
5)靜態(tài)測(cè)量被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的溫度；
6)通過...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐峰，王光飚，趙政社，趙建軍，朱成亮，王乃世，董冬，白文義，劉英元，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61