專利名稱：一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法，屬于自動化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微小流量熱節(jié)流器是離子電推進(jìn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件之一，其性能的優(yōu)劣對離子電推進(jìn)系統(tǒng)的工作性能及壽命有重要影響。在進(jìn)行熱節(jié)流器性能測試時(shí)，需為其提供與實(shí)際工作相一致的測試條件，即提供穩(wěn)定的設(shè)定壓力和溫度條件，通過對熱節(jié)流器進(jìn)行精確的壓力與溫度控制，確定熱節(jié)流器的“流率-壓力-溫度”關(guān)系曲線，從而實(shí)現(xiàn)微小流量熱節(jié)流器的性能測試。目前，尚無用于微小流量熱節(jié)流器的專用測試系統(tǒng)，因此，為適應(yīng)離子電推進(jìn)系統(tǒng)工程應(yīng)用的需求，有必要研制出一種離子電推進(jìn)系統(tǒng)專用的流量測試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)具備一定的集成度和自動化程度，測試系統(tǒng)穩(wěn)定性好，測試準(zhǔn)確性高，且配置靈活， 便于使用。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氣瓶、電磁閥 SV1、過濾器、減壓器、安全閥、電磁閥SV2、壓力傳感器PT1、穩(wěn)壓罐、管路手閥GV1、管路手閥 GV2、流量計(jì)F1、流量計(jì)F2、管路手閥GV3、壓力傳感器PT2、被測熱節(jié)流器、溫度傳感器、管路手閥GV4、真空室、真空泵、真空計(jì)、控制與顯示單元；其中，氣瓶通過電磁閥SVl與過濾器一端連接；過濾器另一端與減壓器一端連接； 減壓器另一端通過電磁閥SV2與穩(wěn)壓罐一端連接；在減壓器和電磁閥SV2之間接有安全閥； 穩(wěn)壓罐另一端一路通過管路手閥GVl與流量計(jì)Fl —端連接，穩(wěn)壓罐另一端另一路通過管路手閥GV2與流量計(jì)F2 —端連接，流量計(jì)Fl另一端與流量計(jì)F2另一端合并到一起后通過管路手閥GV3與被測熱節(jié)流器一端連接；被測熱節(jié)流器的另一端通過管路手閥GV4與真空室連接；真空泵和真空計(jì)分別與真空室相連；壓力傳感器PTl與穩(wěn)壓罐相連，并通過信號線與控制與顯示單元相連；電磁閥SVl和電磁閥SV2分別與控制與顯示單元相連；壓力傳感器PT2與流量計(jì)Fl和流量計(jì)F2的共同出口端相連，并通過信號線與控制與顯示單元相連； 溫度傳感器一端通過信號線與被測熱節(jié)流器相連，另一端通過信號線與控制與顯示單元相連；同時(shí)，被測熱節(jié)流器通過加熱電源線與控制與顯示單元直接相連。所述氣瓶的出口壓力小于等于5MPa ；電磁閥SVl為高壓電磁閥，耐壓值IOMPa ；過濾器精度為2 μ m,耐壓值lOMPa，過濾面積IOcm2以上；減壓器的減壓能力為(0. 5 10) MPa 減至(0. 1 0. 4)MPa ；安全閥耐壓值為IOMPa ；電磁閥SV2為低壓電磁閥，耐壓值IMPa ；穩(wěn)壓罐8設(shè)計(jì)體積為2. 0L,工作壓力(0. 1 0. 4) MPa,耐壓值3MPa ；管路手閥GVl、管路手閥 GV2、管路手閥GV3和管路手閥GV4的耐壓值30MPa ；流量計(jì)Fl和流量計(jì)F2為高精度氣體流量計(jì)，量程分別為3SCCm、20SCCm，準(zhǔn)確度彡1.0% ；壓力傳感器PTl精度為0. 5%，測試范圍為0 2MPa ；壓力傳感器PT2精度為0. 25%，測試范圍為0 2MPa ；溫度傳感器型號為PT100，控制范圍0 200°C ；真空室的真空度范圍0 10’a ；真空泵為機(jī)械式，極限真空度為；真空計(jì)為電阻式，測試范圍為0 ；被測熱節(jié)流器測試范圍為0. 5 20sccmo所述系統(tǒng)的測試工質(zhì)為Xe或He。所述系統(tǒng)的測試方法步驟如下步驟1，將被測熱節(jié)流器安裝到系統(tǒng)上；步驟2，合上真空泵電源開關(guān)，開始抽真空，開真空計(jì)，確認(rèn)真空系統(tǒng)狀態(tài)正常；步驟3，給控制與顯示單元加電；步驟4，打開氣瓶的閥門；步驟5，在控制與顯示單元的控制計(jì)算機(jī)上，打開流量測試系統(tǒng)操作界面程序，根據(jù)操作界面上的標(biāo)志進(jìn)行被測熱節(jié)流器的工作壓力和溫度參數(shù)的設(shè)置，將壓力和溫度設(shè)定到需要的值；步驟6，通過控制與顯示單元進(jìn)行被測熱節(jié)流器工作壓力和溫度的調(diào)節(jié)，達(dá)到步驟 5設(shè)定值；步驟7，確認(rèn)控制與顯示單元中顯示的流量計(jì)F1、流量計(jì)F2、壓力和溫度顯示狀態(tài)正常；步驟8，打開管路手閥GVl和管路手閥GV2 ；步驟9，確認(rèn)真空計(jì)的壓力顯示小于1 后，打開被測熱節(jié)流器進(jìn)氣端管路手閥 GV3、出氣端管路手閥GV4開始測試；步驟10，至少延時(shí)2min，通過控制與顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)保存，測試結(jié)束；步驟11，依次關(guān)閉管路手閥GV3和管路手閥GV4 ；步驟12，通過控制與顯示單元關(guān)閉電磁閥SV1、電磁閥SV2和被測熱節(jié)流器加熱；步驟13，關(guān)閉控制與顯示單元中的運(yùn)行程序；步驟14，關(guān)閉氣瓶上的閥門；步驟15，依次關(guān)閉真空計(jì)和真空泵的電源。有益效果1.本發(fā)明所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法引入了計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)把系統(tǒng)中的所有設(shè)備連接在一起，進(jìn)行系統(tǒng)集成，使所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊， 配置靈活，適用方便；2.本發(fā)明所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法引入計(jì)算機(jī)進(jìn)行測控處理，計(jì)算機(jī)與電磁閥SV1、電磁閥SV2、壓力傳感器PT1、壓力傳感器PT2、溫度傳感器以及被測熱節(jié)流器連接，完成對流量、壓力、溫度的采樣，提高了流量、壓力、溫度的采樣精度，且操作顯示界面友好，具備數(shù)據(jù)自動記錄與分析等功能，避免了人工記錄時(shí)可能出現(xiàn)的漏記、錯(cuò)記；3.本發(fā)明所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法通過對穩(wěn)壓罐、流量計(jì)、壓力傳感器PTl和壓力傳感器PT2布局的優(yōu)化配置，保證所述測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測試的準(zhǔn)確性；4.本發(fā)明所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法適用于離子電推進(jìn)熱節(jié)流器性能測試和老練試驗(yàn)，所述系統(tǒng)為閉環(huán)工作方式，可實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)約了人力成本。


圖1是本發(fā)明的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)組成示意圖；
其中，1-氣瓶，2-電磁閥SVl，3-過濾器，4-減壓器，5-安全閥，6_電磁閥SV2，7_壓力傳感器PTl，8-穩(wěn)壓罐，9-管路手閥GVl，10-管路手閥GV2，11-流量計(jì)Fl，12-流量計(jì)F2， 13-管路手閥GV3，14-壓力傳感器PT2，15-被測熱節(jié)流器，16-溫度傳感器，17-管路手閥 GV4,18-真空室，19-真空泵，20-真空計(jì)，21-控制與顯示單元。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氣瓶1、電磁閥SVl 2、過濾器3、減壓器4、安全閥5、電磁閥SV2 6、壓力傳感器 PTl 7、穩(wěn)壓罐8、管路手閥GVl 9、管路手閥GV2 10、流量計(jì)Fl 11、流量計(jì)F2 12、管路手閥 GV3 13、壓力傳感器PT2 14、被測熱節(jié)流器15、溫度傳感器16、管路手閥GV4 17、真空室18、 真空泵19、真空計(jì)20、控制與顯示單元21。其中，氣瓶1通過電磁閥SVl 2與過濾器3 —端連接；過濾器3另一端與減壓器4 一端連接；減壓器4另一端通過電磁閥SV2 6與穩(wěn)壓罐8 一端連接；在減壓器4和電磁閥 SV2 6之間接有安全閥5;穩(wěn)壓罐8另一端一路通過管路手閥GVl 9與流量計(jì)Fl 11—端連接，穩(wěn)壓罐8另一端另一路通過管路手閥GV2 10與流量計(jì)F2 12—端連接，流量計(jì)Fl 11 另一端與流量計(jì)F2 12另一端合并到一起后通過管路手閥GV3 13與被測熱節(jié)流器15—端連接；被測熱節(jié)流器15的另一端通過管路手閥GV4 17與真空室18連接；真空泵19和真空計(jì)20分別與真空室18相連；壓力傳感器PTl 7與穩(wěn)壓罐8相連，并通過信號線與控制與顯示單元21相連；電磁閥SVl 2和電磁閥SV2 6分別與控制與顯示單元21相連；壓力傳感器 PT2 14與流量計(jì)Fl 11和流量計(jì)F2 12的共同出口端相連，并通過信號線與控制與顯示單元21相連；溫度傳感器16 —端通過信號線與被測熱節(jié)流器15相連，另一端通過信號線與控制與顯示單元21相連；同時(shí)，被測熱節(jié)流器15通過加熱電源線與控制與顯示單元21直接相連。所述氣瓶1的出口壓力小于等于5MPa;電磁閥SVl 2為高壓電磁閥，耐壓值 IOMPa ；過濾器3精度為2 μ m,耐壓值lOMPa，過濾面積IOcm2以上；減壓器4的減壓能力為 (0. 5 10)MPa — (0. 1 0. 4)MPa ；安全閥5耐壓值為IOMPa ；電磁閥SV2 6為低壓電磁閥， 耐壓值IMPa ；穩(wěn)壓罐8設(shè)計(jì)體積為2. 0L,工作壓力(0. 1 0. 4) MPa,耐壓值3MPa ；管路手閥 GVl 9、管路手閥GV2 10、管路手閥GV3 13和管路手閥GV4 17的耐壓值30MPa ；流量計(jì)Fl 11和流量計(jì)F2 12為高精度氣體流量計(jì)，量程分別為3SCCm、20SCCm，準(zhǔn)確度彡1. 0% ；壓力傳感器PTl 7精度為0. 5%，測試范圍為0 2MPa;壓力傳感器PT2 14精度為0. 25%，測試范圍為0 2MPa ；溫度傳感器16型號為PT100，控制范圍0 200°C ；真空室18的真空度范圍0 10_2Pa ；真空泵19為機(jī)械式，極限真空度為10’a ；真空計(jì)20為電阻式，測試范圍為0 KT2Pa ；被測熱節(jié)流器15測試范圍為0. 5 20sccmo所述系統(tǒng)的測試工質(zhì)為Xe或He。所述系統(tǒng)的測試方法步驟如下步驟1，將被測熱節(jié)流器15安裝到系統(tǒng)上；步驟2，合上真空泵19電源開關(guān)，開始抽真空，開真空計(jì)20，確認(rèn)真空系統(tǒng)狀態(tài)正常；步驟3，給控制與顯示單元21加電；步驟4，打開氣瓶1的閥門；步驟5，在控制與顯示單元21的控制計(jì)算機(jī)上，打開流量測試系統(tǒng)操作界面程序， 根據(jù)操作界面上的標(biāo)志進(jìn)行被測熱節(jié)流器15的工作壓力和溫度參數(shù)的設(shè)置，將壓力和溫度設(shè)定到需要的值；步驟6，通過控制與顯示單元21進(jìn)行被測熱節(jié)流器15工作壓力和溫度的調(diào)節(jié)，達(dá)到步驟5設(shè)定值；步驟7，確認(rèn)控制與顯示單元21中顯示的流量計(jì)Fl 11、流量計(jì)F2 12、壓力和溫度顯示狀態(tài)正常；步驟8，打開管路手閥GVl 9和管路手閥GV2 10 ；步驟9，確認(rèn)真空計(jì)20的壓力顯示小于11 后，打開被測熱節(jié)流器進(jìn)氣端管路手閥 GV3 13、出氣端管路手閥GV4 17開始測試；步驟10，至少延時(shí)2min，通過控制與顯示單元21進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)保存，測試結(jié)束；步驟11，依次關(guān)閉管路手閥GV3 13和管路手閥GV4 17;步驟12，通過控制與顯示單元21關(guān)閉電磁閥SVl 2、電磁閥SV2 6和被測熱節(jié)流器15加熱；步驟13，關(guān)閉控制與顯示單元21中的運(yùn)行程序；步驟14，關(guān)閉氣瓶1上的閥門；步驟15，依次關(guān)閉真空計(jì)20和真空泵19的電源。本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括氣瓶⑴、電磁閥SVl⑵、過濾器(3)、減壓器0)、安全閥(5)、電磁閥SV2 (6)、壓力傳感器 PTl (7)、穩(wěn)壓罐(8)、管路手閥GVl (9)、管路手閥GV2 (10)、流量計(jì)Fl (11)、流量計(jì)F2 (12)、 管路手閥GV3 (13)、壓力傳感器PT2 (14)、被測熱節(jié)流器(15)、溫度傳感器(16)、管路手閥 GV4(17)、真空室(18)、真空泵(19)、真空計(jì)(20)、控制與顯示單元Ql)；其中，氣瓶(1)通過電磁閥SV1Q)與過濾器C3) —端連接；過濾器C3)另一端與減壓器 (4) 一端連接；減壓器(4)另一端通過電磁閥SV2 (6)與穩(wěn)壓罐(8) —端連接；在減壓器(4) 和電磁閥SV2(6)之間接有安全閥(5)；穩(wěn)壓罐⑶另一端一路通過管路手閥GVl (9)與流量計(jì)Fl(Il) —端連接，穩(wěn)壓罐(8)另一端另一路通過管路手閥GV2 (10)與流量計(jì)F2(12) — 端連接，流量計(jì)Fl(Il)另一端與流量計(jì)F2(12)另一端合并到一起后通過管路手閥GV3(13) 與被測熱節(jié)流器(1 一端連接；被測熱節(jié)流器(1 的另一端通過管路手閥GV4(17)與真空室(18)連接；真空泵(19)和真空計(jì)00)分別與真空室(18)相連；壓力傳感器PTl (7) 與穩(wěn)壓罐(8)相連，并通過信號線與控制與顯示單元相連；電磁閥SVl (2)和電磁閥 SV2(6)分別與控制與顯示單元相連；壓力傳感器PT2 (14)與流量計(jì)Fl(Il)和流量計(jì) F2(12)的共同出口端相連，并通過信號線與控制與顯示單元相連；溫度傳感器(16) 一端通過信號線與被測熱節(jié)流器(1 相連，另一端通過信號線與控制與顯示單元相連；同時(shí)，被測熱節(jié)流器(1 通過加熱電源線與控制與顯示單元直接相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)，其特征在于所述氣瓶(1)的出口壓力小于或等于5MPa;電磁閥SVl (2)為高壓電磁閥，耐壓值 IOMPa ；過濾器(3)精度為2 μ m，耐壓值lOMPa，過濾面積IOcm2以上；減壓器的減壓能力為(0. 5 10) MPa減至(0. 1 0. 4) MPa ；安全閥(5)耐壓值為IOMPa ；電磁閥SV2 (6)為低壓電磁閥，耐壓值IMPa ；穩(wěn)壓罐(8)設(shè)計(jì)體積為2. OL,工作壓力(0. 1 0. 4)MPa,耐壓值3MPa ；管路手閥GVl (9)、管路手閥GV2 (10)、管路手閥GV3 (13)和管路手閥GV4 (17)的耐壓值30MPa ；流量計(jì)Fl (11)和流量計(jì)F2(U)為高精度氣體流量計(jì)，量程分別為3sCCm、 20sCCm，準(zhǔn)確度彡1.0% ；壓力傳感器PTl (7)精度為0. 5%，測試范圍為O 2MPa ；壓力傳感器PT2(14)精度為0. 25%，測試范圍為0 2MPa;溫度傳感器(16)型號為PT100，控制范圍0 200°C ；真空室(18)的真空度范圍0 KT2Pa ；真空泵(19)為機(jī)械式，極限真空度為KT2Pa ；真空計(jì)(20)為電阻式，測試范圍為0 IO-2Pa0
3.一種采用權(quán)利要求1所述的一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于所述方法步驟如下步驟1，將被測熱節(jié)流器(15)安裝到系統(tǒng)上；步驟2，合上真空泵(19)電源開關(guān)，開始抽真空，開真空計(jì)(20)，確認(rèn)真空系統(tǒng)狀態(tài)正常；步驟3，給控制與顯示單元加電；步驟4，打開氣瓶(1)的閥門；步驟5，在控制與顯示單元的控制計(jì)算機(jī)上，打開流量測試系統(tǒng)操作界面程序，根據(jù)操作界面上的標(biāo)志進(jìn)行被測熱節(jié)流器(1 的工作壓力和溫度參數(shù)的設(shè)置，將壓力和溫度設(shè)定到需要的值；步驟6，通過控制與顯示單元進(jìn)行被測熱節(jié)流器(1 工作壓力和溫度的調(diào)節(jié)，達(dá)到步驟5設(shè)定值；步驟7，確認(rèn)控制與顯示單元中顯示的流量計(jì)Fl(ll)、流量計(jì)F2(U)、壓力和溫度顯示狀態(tài)正常；步驟8，打開管路手閥GVl (9)和管路手閥GV2 (10)；步驟9，確認(rèn)真空計(jì)OO)的壓力顯示小于1 后，打開被測熱節(jié)流器進(jìn)氣端管路手閥 GV3(13)、出氣端管路手閥GV4(17)開始測試；步驟10，至少延時(shí)aiiin，通過控制與顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)保存，測試結(jié)束；步驟11，依次關(guān)閉管路手閥GV3 (13)和管路手閥GV4(17)；步驟12，通過控制與顯示單元關(guān)閉電磁閥SVlQ)、電磁閥SV2 (6)和被測熱節(jié)流器(15)加熱；步驟13，關(guān)閉控制與顯示單元中的運(yùn)行程序；步驟14，關(guān)閉氣瓶(1)上的閥門；步驟15，依次關(guān)閉真空計(jì)OO)和真空泵(19)的電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子電推進(jìn)用微小流量熱節(jié)流器測試系統(tǒng)和方法，屬于自動化控制領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括氣瓶、電磁閥SV1、過濾器、減壓器、安全閥、電磁閥SV2、壓力傳感器PT1、穩(wěn)壓罐、管路手閥GV1、管路手閥GV2、流量計(jì)F1、流量計(jì)F2、管路手閥GV3、壓力傳感器PT2、被測對象、溫度傳感器、管路手閥GV4、真空室、真空泵、真空計(jì)、控制與顯示單元。本發(fā)明所述系統(tǒng)具備一定的集成度和自動化程度，測試系統(tǒng)穩(wěn)定性好，測試準(zhǔn)確性高，且配置靈活，便于使用。
文檔編號G01D21/02GK102445355SQ20111031580
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者唐?？? 孫運(yùn)奎, 李娟 , 李達(dá), 楊福全, 梁凱, 田立成, 高軍 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所