本發(fā)明屬于液面高度和液體密度測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同時測量推進(jìn)劑液面高度和密度的裝置。

背景技術(shù)：

液體火箭作為載人航天技術(shù)和軍事武器的重要載體，完善火箭推進(jìn)劑加注、轉(zhuǎn)注過程中的“定點”、“定容”測量，提高飛行過程中推進(jìn)劑液位的實時檢測精度，是發(fā)展火箭技術(shù)的一個重要因素。

目前液面高度的測量方法有很多，如直接測量法、浮標(biāo)測量法、超聲波反射測量法、電容式液位測量法等等。直接測量法應(yīng)用繁瑣，耗費時間精力，誤差大，且難以實現(xiàn)腐蝕性、易爆液體的測試。浮標(biāo)測量法是根據(jù)漂浮在液面上的浮標(biāo)在浮力作用下隨液位的變化而產(chǎn)生位移來進(jìn)行液位測量的，其安裝復(fù)雜，測量精度低，不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)浮子卡死不動而導(dǎo)致測不準(zhǔn)的情況。超聲波反射測量法是通過聲波發(fā)射和接收過程的時間或最后所得信號強(qiáng)度來測量液位的，其自動化程度高、測量誤差也較小，但成本相對較高，且易受溫度等環(huán)境因素影響，液位較低時靈敏度不高也限制了其廣泛應(yīng)用。電容式液位測量法是通過中間介質(zhì)介電常數(shù)的改變規(guī)律來計算液面高度的，雖然具有反應(yīng)靈敏，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但易受被測液體組分不確定的影響，導(dǎo)致介電常數(shù)不穩(wěn)，測量誤差較大。

密度也是液體的重要參數(shù)之一，在物質(zhì)鑒定等方面具有廣泛應(yīng)用。液體密度的測量裝置和方法也有很多，但大多無法實現(xiàn)液體密度和液面高度的同步測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種同時測量推進(jìn)劑液面高度和密度的裝置，實現(xiàn)液體密度和液面高度的同步測量，能實時自動測量，測量的準(zhǔn)確性更高，結(jié)構(gòu)簡單，可重復(fù)使用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種同時測量推進(jìn)劑液面高度和密度的裝置，包括測試板1，測試板1側(cè)壁3個不同高度處安裝有壓力傳感器2，壓力傳感器2的輸出通過數(shù)據(jù)傳輸線3和數(shù)據(jù)處理裝置4的輸入端連接，數(shù)據(jù)處理裝置4的輸出端和液晶顯示器5、報警器6連接。

所述的測試板1采用防腐鋼質(zhì)薄板，寬50～80mm，厚度不小于5mm。

所述的壓力傳感器2采用防腐、防堵的壓力傳感器，分別安裝在測試板1側(cè)壁的底部、距底部0.2米處和頂部，實時測量所在位置的壓力。

所述的數(shù)據(jù)處理裝置4為c51系列單片機(jī)處理器，位于盛裝液體的容器之外，通過數(shù)據(jù)傳輸線3接收壓力傳感器2的測量數(shù)據(jù)，對壓力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并計算得出推進(jìn)劑實時液面的高度，也同時計算得出推進(jìn)劑在該特定環(huán)境中的密度。

所述的液晶顯示器5接收數(shù)據(jù)處理裝置4整合和計算的數(shù)據(jù)，并采用tft液晶觸摸屏控制、顯示數(shù)據(jù)信息。

所述的報警器6接收數(shù)據(jù)處理裝置4發(fā)出的邏輯判斷指令，當(dāng)實際液面到達(dá)預(yù)設(shè)的液面高度時，通過蜂鳴的方式實施報警提示。

一種同時測量推進(jìn)劑液面高度和密度的裝置的測量方法，包括如下步驟：

第一步：準(zhǔn)備工作，在容器外按照設(shè)計將3個壓力傳感器2的固定安裝在測試板1的3個不同高度處，壓力傳感器2的輸出通過數(shù)據(jù)傳輸線3和數(shù)據(jù)處理裝置4的輸入端連接，數(shù)據(jù)處理裝置4的輸出端和液晶顯示器5、報警器6連接；

第二步：將測試板1豎直下放到準(zhǔn)備澆注推進(jìn)劑的容器，下端與容器底部接觸；

第三步：澆注液體推進(jìn)劑，各壓力傳感器受到液體或氣體的壓力作用，其壓力數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線3傳遞給數(shù)據(jù)處理裝置4；數(shù)據(jù)處理裝置4對這些壓力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并計算得出推進(jìn)劑實時液面的高度和推進(jìn)劑在該環(huán)境中的密度；

第四步：液晶顯示器5實時顯示壓力、液面高度和液體密度的數(shù)據(jù)；報警器6接收數(shù)據(jù)處理裝置4發(fā)出的邏輯判斷指令，通過蜂鳴的方式實施報警提示；

第五步：推進(jìn)劑澆注完畢，從容器中取出測試板1，下次澆注時重復(fù)使用。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝和測量方便，還可重復(fù)使用，成本較低。

(2)能實時在線監(jiān)測液體密度、液面高度，具有特定情況自動報警功能。

(3)利用3個壓力傳感器通過測量不同位置處的壓力值，計算液面高度和液體密度，測量的量少，且能排除溫度、容器內(nèi)氣體壓力等因素的影響，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性更高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的工作流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種同時測量推進(jìn)劑液面高度和密度的裝置，包括測試板1，測試板1側(cè)壁3個不同高度處安裝有壓力傳感器2，壓力傳感器2的輸出通過數(shù)據(jù)傳輸線3和數(shù)據(jù)處理裝置4的輸入端連接，數(shù)據(jù)處理裝置4的輸出端和液晶顯示器5、報警器6連接；壓力傳感器2通過數(shù)據(jù)傳輸線3將采集的信號傳輸給容器外面的數(shù)據(jù)處理裝置4，數(shù)據(jù)處理裝置4計算得出推進(jìn)劑密度和實時液面的高度，通過液晶顯示器5實時顯示壓力、液面高度和密度等數(shù)據(jù)，通過報警器6對特定情況實施報警提示。

所述的測試板1采用防腐鋼質(zhì)薄板，寬50～80mm，厚度不小于5mm。

所述的壓力傳感器2采用防腐、防堵的壓力傳感器，分別安裝在測試板1側(cè)壁的底部、距底部0.2米處和頂部，實時測量所在位置的壓力。

所述的數(shù)據(jù)處理裝置4為c51系列單片機(jī)處理器，位于盛裝液體的容器之外，通過數(shù)據(jù)傳輸線3接收壓力傳感器2的測量數(shù)據(jù)，對壓力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并計算得出推進(jìn)劑實時液面的高度，也同時計算得出推進(jìn)劑在該特定環(huán)境中的密度。

所述的液晶顯示器5接收數(shù)據(jù)處理裝置4整合和計算的數(shù)據(jù)，并采用tft液晶觸摸屏控制、顯示數(shù)據(jù)信息。

所述的報警器6接收數(shù)據(jù)處理裝置4發(fā)出的邏輯判斷指令，當(dāng)實際液面到達(dá)預(yù)設(shè)的液面高度時，通過蜂鳴的方式實施報警提示。

如圖2所示，一種同時測量推進(jìn)劑液面高度和密度的裝置的測量方法，包括如下步驟：

第一步：準(zhǔn)備工作，在容器外按照設(shè)計將3個壓力傳感器2的固定安裝在測試板1的3個不同高度處，壓力傳感器2的輸出通過數(shù)據(jù)傳輸線3和數(shù)據(jù)處理裝置4的輸入端連接，數(shù)據(jù)處理裝置4的輸出端和液晶顯示器5、報警器6連接；

第二步：將測試板1豎直下放到準(zhǔn)備澆注推進(jìn)劑的容器，下端與容器底部接觸；

第三步：澆注液體推進(jìn)劑，各壓力傳感器受到液體或氣體的壓力作用，其壓力數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線3傳遞給數(shù)據(jù)處理裝置4；數(shù)據(jù)處理裝置4對這些壓力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并計算得出推進(jìn)劑實時液面的高度和推進(jìn)劑在該環(huán)境中的密度；

第四步：液晶顯示器5實時顯示壓力、液面高度和液體密度的數(shù)據(jù)；報警器6接收數(shù)據(jù)處理裝置4發(fā)出的邏輯判斷指令，通過蜂鳴的方式實施報警提示；

第五步：推進(jìn)劑澆注完畢，從容器中取出測試板1，下次澆注時重復(fù)使用。

本發(fā)明的測量原理為：

如圖1所示，測量時，3個壓力傳感器分別安裝于測試板1側(cè)壁的a、b和c處，測得的壓力值分別表示為p2、p1和p0，其中，a位于測試板1的底部，a、b之間的距離h1為0.2m，c位于測試板1的頂部，

當(dāng)顯示的結(jié)果為p2＝p1＝p0時，表明推進(jìn)劑注入未開始，3個壓力傳感器的測量結(jié)果都為容器中的大氣壓力值。

當(dāng)顯示的結(jié)果為p2>p1＝p0時，表明液面高度低于b點，即注入的推進(jìn)劑液面高度h<0.2m。

當(dāng)顯示結(jié)果為p2、p1和p0不相等時，表明推進(jìn)劑的液面高度h已超過0.2m，此時，根據(jù)壓強(qiáng)公式，有p2＝p0+ρgh和p2＝p1+ρgh1，根據(jù)此二式，可得由于h1＝0.2m，可見，只要利用3個壓力傳感器測得的a、b和c處的壓強(qiáng)值，即可得到實時的液面高度h和液體的密度ρ。從計算公式可知，該測量方法不受溫度、容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響，故測量結(jié)果的準(zhǔn)確度更高。

測量結(jié)果例：

以自來水為待測液體進(jìn)行了液面高度和密度的測試實驗，測試板1側(cè)壁的a、b和c處，測得的壓力值分別表示為p2、p1和p0，a、b之間的距離h1＝0.2m，測得的液面高度為h，液體密度為ρ。測量結(jié)果如下表所示：