本实用新型涉及一种单脉冲流量测量标准装置，特别是一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量标准装置与方法。该流量测量标准装置结构简单、可行、有效。
背景技术：
流量参数是评价姿轨控发动机性能的关键参数，推进剂流量的准确测量，可准确反映并评估发动机性能，对其进行准确测量具有重要意义。姿轨控发动机分为持续工作和脉冲工作两种方式。当发动机工作在持续方式时，为稳态流量；当发动机工作在脉冲方式时，为脉冲流量。
目前姿控发动机脉冲流量测量主要采用质量流量计法及静态质量法；
采用质量流量计进行脉冲流量测量，由于普通质量流量计的电信号输出不能及时响应，用稳态测量结果代替脉冲流量测量结果，测量误差很大，不能及时获取发动机启动瞬间的流量响应曲线，无法进行故障分析诊断。
脉冲流量受电磁阀开关响应时间影响较大。用静态质量法进行平均脉冲流量测量时，通过快速开启、关闭电磁阀连续输出多个流量脉冲，用电子天平称量推进剂质量，用计时器进行计时。由于每个电磁阀的响应时间不同，如脉冲宽度为50ms时，电磁阀的状态可能全开，可能3/4开，可能半开，脉冲流量受电磁阀开度影响极大。
技术实现要素：
为了解决姿轨控发动机推进剂的单脉冲流量难以准确测量的问题，本实用新型提供了一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量标准装置，实现了姿轨控发动机推进剂的单脉冲流量准确测量问题。
本实用新型的技术方案是提供一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特殊之处在于：包括单脉冲控制单元、单脉冲测量单元及常规液路；
上述单脉冲控制单元包括沿管路依次设置的气瓶、减压阀、储箱、电磁阀及快速电磁阀；上述气瓶内为惰性气体；上述储箱内为推进剂；
上述单脉冲测量单元包括第一阀门、体积管及设置在体积管内的位移传感器；上述第一阀门的入口端与快速电磁阀的出口端连接，上述第一阀门的出口端与体积管的进液口连接；
上述常规液路包括第二阀门与孔板，上述第二阀门的入口端与快速电磁阀的出口端连接，上述第二阀门的出口端与孔板连接。
进一步地，为了对体积管内推进剂密度进行校准，上述单脉冲测量单元还包括设置在体积管内的压力变送器与温度变送器，利用压力及温度值对密度进行校准。
进一步地，上述位移传感器、压力变送器与温度变送器均设在体积管内的顶端。
进一步地，为了实现更精确的测量，上述体积管横截面积处处相等。
进一步地，上述体积管为不锈钢管。
进一步地，上述位移传感器为微脉冲位移传感器或激光位移传感器。
进一步地，上述第一阀门与第二阀门为气动球阀或手动球阀。
进一步地，上述惰性气体为氮气。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型将快速响应的位移传感器置于标定好的体积管内，利用位移传感器测量体积管内液位高度变化；体积管截面积已知，面积乘以高度差，即为体积变化量，该方案可以快速测量推进剂的单脉冲流量。
2、本实用新型位移传感器为微脉冲位移传感器或激光位移传感器，满足单脉冲流量及瞬态流量时间响应测量需求，可快速响应液位变化。
3、本实用新型在体积管内还设置压力变送器与温度变送器，可以根据压力变送器与温度变送器采集的压力值与温度值对体积管内的推进剂密度进行修正，以便得到更为精确的测量数据。
附图说明
图1为单脉冲流量测量装置结构示意图。
图中附图标记为：1-气瓶，2-减压阀，3-储箱，4-电磁阀，5-快速电磁阀，6-第一阀门，7-温度变送器，8-体积管，9-压力变送器，10-第二阀门，11-孔板，12-位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做出详细的说明。
如图1所示，本实用新型基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，主要包括气瓶1、减压阀2、储箱3、电磁阀4、快速电磁阀5、第一阀门6、第二阀门10、压力变送器9、温度变送器7、位移传感器12、体积管8与孔板11等。
其中气瓶1、减压阀2、储箱3、电磁阀4、快速电磁阀5依次通过管路相连，构成单脉冲控制单元；气瓶1为氮气瓶1，储箱3内存储待测的推进剂。
第一阀门6、压力变送器9、温度变送器7、位移传感器12、体积管8构成单脉冲测量单元，第一阀门6的入口端与快速电磁阀5的出口端连接，第一阀门6的出口端与体积管8的进液口连接，压力变送器9、温度变送器7、位移传感器12均位于体积管8内。
其中体积管8为经过精密加工的体积管8，确保体积管8内径上下尽可能一致，本实施例中选取内径高度均匀的不锈钢管作为体积管8。第一阀门6可以为气动球阀，也可以为手动球阀。压力变送器9及温度变送器7分别用于采集体积管8内压力及温度。位移传感器12是单脉冲流量测量标准装置的核心，用于精确测量体积管8内介质的高度变化。本实施例选择满足单脉冲流量及瞬态流量时间响应测量需求的微脉冲位移传感器12或激光位移传感器12。
第二阀门10与孔板11构成不流经体积管8时的液路，第二阀门10的入口端与快速电磁阀5的出口端连接，第二阀门10的出口端与孔板11相连。其中第二阀门10可以为气动球阀，也可以为手动球阀。
具体测量通过下述过程实现：气瓶1内的氮气，经减压阀2减压后，进入储箱3挤压储箱3内的推进剂；由电磁阀4控制储箱3流出推进剂的通断，经快速电磁阀5快速启闭，推进剂以快速电磁阀5启动关闭所形成的波形流出，进入下一个环节；即不需要测量推进剂的单脉冲流量时，关闭第一阀门6，开启第二阀门10；当进行单脉冲测量时，开启第一阀门6，推进剂按照快速电磁阀5启动关闭所形成的波形流出，进入体积管8，位移传感器12对体积管8内的液位变化进行测量，温度变送器7与压力变送器9对体积管8内的温度、压力测量。根据位移传感器12、温度变送器7与压力变送器9输出的数据，结合体积管8标定后得到的截面积和一等标准密度计测量得到的密度进行计算处理，得到单脉冲流量。
通过位移传感器12测量位移实时变化，与体积管8截面积的乘积即为变化的体积，除以时间，即可得到瞬时流量变化过程。
单脉冲流量测量计算公式为：
式中，qm为单脉冲流量(质量流量)；s为体积管8截面积；δl为液位高度变化；t为时间；ρ为体积管8内推进剂的密度。
体积管8截面积在安装前进行标定，在单脉冲流量测量计算公式中为固定值；液位高度变化由位移传感器12测量得到，介质密度由一等标准密度计测量并经温度、压力修正得到。
在相同的密度下，质量流量与体积成正比，体积管8由一根内径高度均匀的不锈钢管制成，所以流量测量最终转化成液位高度的测量。可以快速测量单脉冲流量。
本实用新型不局限于上述最佳方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型保护范围之内。
1.一种基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：包括单脉冲控制单元、单脉冲测量单元及常规液路；
所述单脉冲控制单元包括沿管路依次设置的气瓶(1)、减压阀(2)、储箱(3)、电磁阀(4)及快速电磁阀(5)；所述气瓶(1)内为惰性气体；所述储箱(3)内为推进剂；
所述单脉冲测量单元包括第一阀门(6)、体积管(8)及设置在体积管(8)内的位移传感器(12)；所述第一阀门(6)的入口端与快速电磁阀(5)的出口端连接，所述第一阀门(6)的出口端与体积管(8)的进液口连接；
所述常规液路包括第二阀门(10)与孔板(11)，所述第二阀门(10)的入口端与快速电磁阀(5)的出口端连接，所述第二阀门(10)的出口端与孔板(11)连接。
2.根据权利要求1所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述单脉冲测量单元还包括设置在体积管(8)内的压力变送器(9)与温度变送器(7)。
3.根据权利要求2所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述位移传感器(12)、压力变送器(9)与温度变送器(7)均设在体积管(8)内的顶端。
4.根据权利要求2所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述体积管(8)横截面积处处相等。
5.根据权利要求4所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述体积管(8)为不锈钢管。
6.根据权利要求4所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述位移传感器(12)为微脉冲位移传感器或激光位移传感器。
7.根据权利要求6所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述第一阀门(6)与第二阀门(10)为气动球阀或手动球阀。
8.根据权利要求7所述的基于体积管和位移传感器的单脉冲流量测量装置，其特征在于：所述惰性气体为氮气。
技术总结