一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于火箭用貯箱液位測量設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，用于解決普通液位測量設(shè)備無法測量低溫液氮液位，低溫液位測量設(shè)備成本高昂的技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)方案：根據(jù)普通電阻在液氮溫度下阻值變化較大的原理，利用普通電阻代替溫度傳感器。本實用新型的有益效果：具有結(jié)構(gòu)簡單，成本較低的優(yōu)點；可以直接與通用采集計算機連接，操作方便。
【專利說明】一種測量火箭箱液氮液位的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于火箭用貯箱液位測量設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]運載火箭貯箱是火箭系統(tǒng)上最重要的一個部分，它用來盛裝高壓液體推進劑。同時是箭體承力結(jié)構(gòu)的一部分。推進劑貯箱要求密封，裝上推進劑后不允許有泄漏。因此在火箭貯箱研制階段需要對其進行液壓試驗以研究其受力情況。
[0003]通?；鸺A箱盛放的高壓液體多為液氫、液氧。如果用這兩種液體進行液壓試驗，因為液氫液氧的溫度較低同時試驗中容易發(fā)生燃燒甚至爆炸，因此比較危險，工程上通常使用較為安全的液氮進行液壓試驗。在液氮加注過程中，因為火箭貯箱非透明，液位無法目測，所以需要測量液氮的液位。若使用液氮流量計計算液位，但在加注過程中，液氮不斷揮發(fā)，無法計算出準確的液位。通常采用液位測量裝置來測量火箭貯箱液氮液位。
[0004]因為液氮的溫度為_196°C，一般的液位測量設(shè)備無法工作于此溫度。因此需要用低溫液位測量設(shè)備。但是這些設(shè)備的價格較為昂貴，通常使用測量溫度的方法測量液位，其原理是:當液氮沒過溫度測點時，測量的溫度為液氮的溫度，表明液氮已經(jīng)到達此液位。在實際的應(yīng)用中，需要專門購置溫度的測量設(shè)備和溫度傳感器，增加了測量成本。
[0005]因此要求一種能直接連接通用采集計算機的成本較低的測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備。對此發(fā)明了本專利，本專利可以直接與通用采集計算機連接，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，滿足要求。已經(jīng)在火箭貯箱液氮液壓試驗中使用。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種
[0007]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案如下:
[0008]一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，包括液位傳感電阻、三個橋臂電阻、一個供電電源和輸出接口 ；三個橋臂電阻與液位傳感電阻組成一個電橋，供電電源用于為電橋供電，輸出接口是電橋的輸出端；輸出接口與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連，用于測量液位傳感電阻阻值的變化；液位傳感電阻固定在火箭貯箱壁上，連接液位傳感電阻的導(dǎo)線穿過火箭貯箱引線孔向火箭貯箱外引出。
[0009]所述液位傳感電阻為一個電阻或多個電阻。
[0010]所述橋臂電阻為三個電阻或三組電阻。
[0011 ] 所述供電電源為穩(wěn)壓電源。
[0012]所述液位傳感電阻和三個橋臂電阻阻值相同。
[0013]所述液位傳感電阻和三個橋臂電阻均采用阻值為120 Ω或350 Ω普通電阻。
[0014]本實用新型的有益效果在于:
[0015]本實用新型的測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備根據(jù)普通電阻在液氮溫度下阻值變化較大這一原理，利用成本極低的普通電阻代替造價較高的溫度傳感器，極大的降低了成本，具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約空間等優(yōu)點；并且，可以直接與通用采集計算機等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接連接讀取結(jié)果，操作方便。本實施例的測量設(shè)備將普通電阻在液氮溫度下阻值變化大的原理，創(chuàng)造性地應(yīng)用于解決火箭貯箱內(nèi)部液位測量的技術(shù)問題，極大的降低了系統(tǒng)成本，且操作方便，測量結(jié)果準確度高，在實際應(yīng)用中具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的原理示意圖；
[0017]圖2為本實用新型與某液氮液位傳感器液位到達時間對比表。
[0018]圖中:
[0019]1-火箭貯箱壁、2-液位傳感電阻、3-火箭貯箱引線孔、4-橋臂電阻、5-供電電源、6-輸出接口。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的描述。
[0021]本實施例提供了一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其原理如圖1所示，包括液位傳感電阻2、三個橋臂電阻4、一個5V供電電源5和輸出接口 6。三個橋臂電阻4與液位傳感電阻2組成一個電橋,供電電源5用于為電橋供電,輸出接口 6是電橋的輸出端；輸出接口 6與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連，用于測量液位傳感電阻2阻值的變化；液位傳感電阻2固定在火箭忙箱壁I上，連接液位傳感電阻2的導(dǎo)線穿過火箭忙箱引線孔3向火箭忙箱外引出；火箭貯箱壁I和火箭貯箱引線孔3不包含在本實用新型內(nèi)。
[0022]本實施例提供的測量火箭貯箱液氮液位設(shè)備的原理是，當液氮接觸液位傳感電阻2時，電阻阻值發(fā)生劇烈變化，當液氮沒過液位傳感電阻2后，液位傳感電阻2阻值保持不變。通常通用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備只能采集電壓信號，所以采用三個橋臂電阻4與液位傳感電阻2組成電橋，由5V供電電源5提供激勵，將液位傳感電阻2的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，通過輸出接口 6傳輸給通用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。
[0023]液位傳感電阻2和三個橋臂電阻4使用相同的電阻，由于火箭貯箱內(nèi)液氮的液位只是有在液氮沒過液位傳感電阻2后才能指示出來，因此本實施例的測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備相當于一個開關(guān)信號，用于指示液位是否到達液位傳感電阻2的位置?？梢哉J為當輸出電壓到達某個極值并保持不變后，液氮液位到達液位傳感電阻2的位置。、隨著火箭貯箱內(nèi)液氮液位的升高，輸出電壓經(jīng)歷穩(wěn)定不變，劇烈變動然后到達某個極值并保持不變等幾個階段。當輸出電壓劇烈變動到最終到達極值并保持不變需要短暫的時間，這段時間內(nèi)液氮仍持續(xù)繼續(xù)注入火箭貯箱。考慮到火箭貯箱的體積較大，液位傳感電阻2的高度和火箭貯箱的高度相比很小，因此液位傳感電阻2的高度可以忽略不計，這段時間內(nèi)引起的液氮液位變化也可以忽略。由于導(dǎo)線的電阻與液位傳感電阻2和三個橋臂電阻4相比非常小，且不影響判斷結(jié)果，因此導(dǎo)線的電阻也可以忽略。
[0024]液位傳感電阻2和三個橋臂電阻4可以使用120 Ω或350 Ω普通電阻，5V供電電源5使用穩(wěn)壓電源。在測量導(dǎo)線電阻后，液氮液位到達后輸出的電壓可以由電橋計算公式算出，作為液位到達判斷依據(jù)。
[0025]本實施例的測量設(shè)備可以測量火箭貯箱一個液位，也可以在火箭貯箱壁上設(shè)置多個液位傳感電阻2測量多個液位。但考慮到這種方式可能導(dǎo)致液位計算公式復(fù)雜及線路與整體系統(tǒng)兼容性差等原因，且本設(shè)備成本極其低廉，在具體的火箭貯箱液氮液壓試驗中，可以根據(jù)具體情況，在多個需要測量液位的火箭貯箱箱壁處使用多個本設(shè)備進行多個液位的測量。此外，本實施例的液位測量設(shè)備的應(yīng)用不限于火箭貯箱內(nèi)液氮液位測量，還可以應(yīng)用于其他箱體等結(jié)構(gòu)內(nèi)部的液位測量。
[0026]本實施例的測量設(shè)備將普通電阻在液氮溫度下阻值變化大的原理，創(chuàng)造性地應(yīng)用于解決火箭貯箱內(nèi)部液位測量的技術(shù)問題，利用成本極低的普通電阻代替造價較高的溫度傳感器，極大的降低了成本，且操作方便，測量結(jié)果準確度高，在實際應(yīng)用中具有重要意義。
[0027]現(xiàn)有技術(shù)中用于解決該技術(shù)問題的常見液氮液位傳感器價格都在數(shù)千元，而本實用新型的成本只有十幾元，在成本上具有明顯優(yōu)勢。在某次實驗中，將本設(shè)備與某液氮液位傳感器測量的液位到達時間進行對比，對比結(jié)果如圖2所示。由此可見，當達某個液位時，在時間上本實施例的測量設(shè)備與該液氮液位傳感器測量的液位到達時間差別很小。由于火箭貯箱液壓試驗中對于液氮液位到達時間要求精度不高，上述測量結(jié)果的差別完全可以忽略，采用成本較低的本測量裝置對于實驗進行完全沒有影響。
[0028]本裝置可以直接與通用采集計算機等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接連接讀取結(jié)果，操作方便。并且，本裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約空間的優(yōu)點；在液壓試驗中能夠避免試驗設(shè)備占用空間大、線路復(fù)雜等技術(shù)問題，具有良好的實用性和可操作性。
[0029]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。倘若這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其特征在于:包括液位傳感電阻(2)、三個橋臂電阻(4)、一個供電電源(5)和輸出接口(6);三個橋臂電阻⑷與液位傳感電阻(2)組成一個電橋，供電電源(5)用于為電橋供電，輸出接口(6)是電橋的輸出端；輸出接口(6)與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連，用于測量液位傳感電阻(2)阻值的變化；液位傳感電阻(2)固定在火箭貯箱壁(I)上，連接液位傳感電阻(2)的導(dǎo)線穿過火箭貯箱的線孔(3)向火箭貯箱外引出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其特征在于:所述液位傳感電阻(2)為一個電阻或多個電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其特征在于:所述橋臂電阻(4)為三個電阻或三組電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其特征在于:所述供電電源(5)為穩(wěn)壓電源。
5.如權(quán)利要求1所述的一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其特征在于:所述液位傳感電阻(2)和三個橋臂電阻(4)阻值相同。
6.如權(quán)利要求1所述的一種測量火箭貯箱液氮液位的設(shè)備，其特征在于:所述液位傳感電阻(2)和三個橋臂電阻(4)均采用阻值為120 Ω或350Ω普通電阻。
【文檔編號】G01F23/24GK204085633SQ201420481797
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】王濤, 葛鵬, 杜珺, 劉彥毛, 白燕, 許衛(wèi)華 申請人:北京強度環(huán)境研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院