专利名称：一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法，属于自动化控制领域。
背景技术：
微小流量热节流器是离子电推进系统中的关键组件之一，其性能的优劣对离子电推进系统的工作性能及寿命有重要影响。在进行热节流器性能测试时，需为其提供与实际工作相一致的测试条件，即提供稳定的设定压力和温度条件，通过对热节流器进行精确的压力与温度控制，确定热节流器的“流率-压力-温度”关系曲线，从而实现微小流量热节流器的性能测试。目前，尚无用于微小流量热节流器的专用测试系统，因此，为适应离子电推进系统工程应用的需求，有必要研制出一种离子电推进系统专用的流量测试系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法，所述系统具备一定的集成度和自动化程度，测试系统稳定性好，测试准确性高，且配置灵活， 便于使用。本发明的目的由以下技术方案实现一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统，所述系统包括气瓶、电磁阀 SV1、过滤器、减压器、安全阀、电磁阀SV2、压力传感器PT1、稳压罐、管路手阀GV1、管路手阀 GV2、流量计F1、流量计F2、管路手阀GV3、压力传感器PT2、被测热节流器、温度传感器、管路手阀GV4、真空室、真空泵、真空计、控制与显示单元；其中，气瓶通过电磁阀SVl与过滤器一端连接；过滤器另一端与减压器一端连接； 减压器另一端通过电磁阀SV2与稳压罐一端连接；在减压器和电磁阀SV2之间接有安全阀； 稳压罐另一端一路通过管路手阀GVl与流量计Fl —端连接，稳压罐另一端另一路通过管路手阀GV2与流量计F2 —端连接，流量计Fl另一端与流量计F2另一端合并到一起后通过管路手阀GV3与被测热节流器一端连接；被测热节流器的另一端通过管路手阀GV4与真空室连接；真空泵和真空计分别与真空室相连；压力传感器PTl与稳压罐相连，并通过信号线与控制与显示单元相连；电磁阀SVl和电磁阀SV2分别与控制与显示单元相连；压力传感器PT2与流量计Fl和流量计F2的共同出口端相连，并通过信号线与控制与显示单元相连； 温度传感器一端通过信号线与被测热节流器相连，另一端通过信号线与控制与显示单元相连；同时，被测热节流器通过加热电源线与控制与显示单元直接相连。所述气瓶的出口压力小于等于5MPa ；电磁阀SVl为高压电磁阀，耐压值IOMPa ；过滤器精度为2 μ m,耐压值lOMPa，过滤面积IOcm2以上；减压器的减压能力为(0. 5 10) MPa 减至(0. 1 0. 4)MPa ；安全阀耐压值为IOMPa ；电磁阀SV2为低压电磁阀，耐压值IMPa ；稳压罐8设计体积为2. 0L,工作压力(0. 1 0. 4) MPa,耐压值3MPa ；管路手阀GVl、管路手阀 GV2、管路手阀GV3和管路手阀GV4的耐压值30MPa ；流量计Fl和流量计F2为高精度气体流量计，量程分别为3SCCm、20SCCm，准确度彡1.0% ；压力传感器PTl精度为0. 5%，测试范围为0 2MPa ；压力传感器PT2精度为0. 25%，测试范围为0 2MPa ；温度传感器型号为PT100，控制范围0 200°C ；真空室的真空度范围0 10’a ；真空泵为机械式，极限真空度为；真空计为电阻式，测试范围为0 ；被测热节流器测试范围为0. 5 20sccmo所述系统的测试工质为Xe或He。所述系统的测试方法步骤如下步骤1，将被测热节流器安装到系统上；步骤2，合上真空泵电源开关，开始抽真空，开真空计，确认真空系统状态正常；步骤3，给控制与显示单元加电；步骤4，打开气瓶的阀门；步骤5，在控制与显示单元的控制计算机上，打开流量测试系统操作界面程序，根据操作界面上的标志进行被测热节流器的工作压力和温度参数的设置，将压力和温度设定到需要的值；步骤6，通过控制与显示单元进行被测热节流器工作压力和温度的调节，达到步骤 5设定值；步骤7，确认控制与显示单元中显示的流量计F1、流量计F2、压力和温度显示状态正常；步骤8，打开管路手阀GVl和管路手阀GV2 ；步骤9，确认真空计的压力显示小于1 后，打开被测热节流器进气端管路手阀 GV3、出气端管路手阀GV4开始测试；步骤10，至少延时2min，通过控制与显示单元进行数据记录和数据保存，测试结束；步骤11，依次关闭管路手阀GV3和管路手阀GV4 ；步骤12，通过控制与显示单元关闭电磁阀SV1、电磁阀SV2和被测热节流器加热；步骤13，关闭控制与显示单元中的运行程序；步骤14，关闭气瓶上的阀门；步骤15，依次关闭真空计和真空泵的电源。有益效果1.本发明所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法引入了计算机，通过计算机把系统中的所有设备连接在一起，进行系统集成，使所述系统结构紧凑， 配置灵活，适用方便；2.本发明所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法引入计算机进行测控处理，计算机与电磁阀SV1、电磁阀SV2、压力传感器PT1、压力传感器PT2、温度传感器以及被测热节流器连接，完成对流量、压力、温度的采样，提高了流量、压力、温度的采样精度，且操作显示界面友好，具备数据自动记录与分析等功能，避免了人工记录时可能出现的漏记、错记；3.本发明所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法通过对稳压罐、流量计、压力传感器PTl和压力传感器PT2布局的优化配置，保证所述测试系统的稳定性和测试的准确性；4.本发明所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法适用于离子电推进热节流器性能测试和老练试验，所述系统为闭环工作方式，可实现无人值守，节约了人力成本。
图1是本发明的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统组成示意图；
其中，1-气瓶，2-电磁阀SVl，3-过滤器，4-减压器，5-安全阀，6_电磁阀SV2，7_压力传感器PTl，8-稳压罐，9-管路手阀GVl，10-管路手阀GV2，11-流量计Fl，12-流量计F2， 13-管路手阀GV3，14-压力传感器PT2，15-被测热节流器，16-温度传感器，17-管路手阀 GV4,18-真空室，19-真空泵，20-真空计，21-控制与显示单元。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。实施例如图1所示，本发明所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统，所述系统包括气瓶1、电磁阀SVl 2、过滤器3、减压器4、安全阀5、电磁阀SV2 6、压力传感器 PTl 7、稳压罐8、管路手阀GVl 9、管路手阀GV2 10、流量计Fl 11、流量计F2 12、管路手阀 GV3 13、压力传感器PT2 14、被测热节流器15、温度传感器16、管路手阀GV4 17、真空室18、 真空泵19、真空计20、控制与显示单元21。其中，气瓶1通过电磁阀SVl 2与过滤器3 —端连接；过滤器3另一端与减压器4 一端连接；减压器4另一端通过电磁阀SV2 6与稳压罐8 一端连接；在减压器4和电磁阀 SV2 6之间接有安全阀5;稳压罐8另一端一路通过管路手阀GVl 9与流量计Fl 11—端连接，稳压罐8另一端另一路通过管路手阀GV2 10与流量计F2 12—端连接，流量计Fl 11 另一端与流量计F2 12另一端合并到一起后通过管路手阀GV3 13与被测热节流器15—端连接；被测热节流器15的另一端通过管路手阀GV4 17与真空室18连接；真空泵19和真空计20分别与真空室18相连；压力传感器PTl 7与稳压罐8相连，并通过信号线与控制与显示单元21相连；电磁阀SVl 2和电磁阀SV2 6分别与控制与显示单元21相连；压力传感器 PT2 14与流量计Fl 11和流量计F2 12的共同出口端相连，并通过信号线与控制与显示单元21相连；温度传感器16 —端通过信号线与被测热节流器15相连，另一端通过信号线与控制与显示单元21相连；同时，被测热节流器15通过加热电源线与控制与显示单元21直接相连。所述气瓶1的出口压力小于等于5MPa;电磁阀SVl 2为高压电磁阀，耐压值 IOMPa ；过滤器3精度为2 μ m,耐压值lOMPa，过滤面积IOcm2以上；减压器4的减压能力为 (0. 5 10)MPa — (0. 1 0. 4)MPa ；安全阀5耐压值为IOMPa ；电磁阀SV2 6为低压电磁阀， 耐压值IMPa ；稳压罐8设计体积为2. 0L,工作压力(0. 1 0. 4) MPa,耐压值3MPa ；管路手阀 GVl 9、管路手阀GV2 10、管路手阀GV3 13和管路手阀GV4 17的耐压值30MPa ；流量计Fl 11和流量计F2 12为高精度气体流量计，量程分别为3SCCm、20SCCm，准确度彡1. 0% ；压力传感器PTl 7精度为0. 5%，测试范围为0 2MPa;压力传感器PT2 14精度为0. 25%，测试范围为0 2MPa ；温度传感器16型号为PT100，控制范围0 200°C ；真空室18的真空度范围0 10_2Pa ；真空泵19为机械式，极限真空度为10’a ；真空计20为电阻式，测试范围为0 KT2Pa ；被测热节流器15测试范围为0. 5 20sccmo所述系统的测试工质为Xe或He。所述系统的测试方法步骤如下步骤1，将被测热节流器15安装到系统上；步骤2，合上真空泵19电源开关，开始抽真空，开真空计20，确认真空系统状态正常；步骤3，给控制与显示单元21加电；步骤4，打开气瓶1的阀门；步骤5，在控制与显示单元21的控制计算机上，打开流量测试系统操作界面程序， 根据操作界面上的标志进行被测热节流器15的工作压力和温度参数的设置，将压力和温度设定到需要的值；步骤6，通过控制与显示单元21进行被测热节流器15工作压力和温度的调节，达到步骤5设定值；步骤7，确认控制与显示单元21中显示的流量计Fl 11、流量计F2 12、压力和温度显示状态正常；步骤8，打开管路手阀GVl 9和管路手阀GV2 10 ；步骤9，确认真空计20的压力显示小于11 后，打开被测热节流器进气端管路手阀 GV3 13、出气端管路手阀GV4 17开始测试；步骤10，至少延时2min，通过控制与显示单元21进行数据记录和数据保存，测试结束；步骤11，依次关闭管路手阀GV3 13和管路手阀GV4 17;步骤12，通过控制与显示单元21关闭电磁阀SVl 2、电磁阀SV2 6和被测热节流器15加热；步骤13，关闭控制与显示单元21中的运行程序；步骤14，关闭气瓶1上的阀门；步骤15，依次关闭真空计20和真空泵19的电源。本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统，其特征在于所述系统包括气瓶⑴、电磁阀SVl⑵、过滤器(3)、减压器0)、安全阀(5)、电磁阀SV2 (6)、压力传感器 PTl (7)、稳压罐(8)、管路手阀GVl (9)、管路手阀GV2 (10)、流量计Fl (11)、流量计F2 (12)、 管路手阀GV3 (13)、压力传感器PT2 (14)、被测热节流器(15)、温度传感器(16)、管路手阀 GV4(17)、真空室(18)、真空泵(19)、真空计(20)、控制与显示单元Ql)；其中，气瓶(1)通过电磁阀SV1Q)与过滤器C3) —端连接；过滤器C3)另一端与减压器 (4) 一端连接；减压器(4)另一端通过电磁阀SV2 (6)与稳压罐(8) —端连接；在减压器(4) 和电磁阀SV2(6)之间接有安全阀(5)；稳压罐⑶另一端一路通过管路手阀GVl (9)与流量计Fl(Il) —端连接，稳压罐(8)另一端另一路通过管路手阀GV2 (10)与流量计F2(12) — 端连接，流量计Fl(Il)另一端与流量计F2(12)另一端合并到一起后通过管路手阀GV3(13) 与被测热节流器(1 一端连接；被测热节流器(1 的另一端通过管路手阀GV4(17)与真空室(18)连接；真空泵(19)和真空计00)分别与真空室(18)相连；压力传感器PTl (7) 与稳压罐(8)相连，并通过信号线与控制与显示单元相连；电磁阀SVl (2)和电磁阀 SV2(6)分别与控制与显示单元相连；压力传感器PT2 (14)与流量计Fl(Il)和流量计 F2(12)的共同出口端相连，并通过信号线与控制与显示单元相连；温度传感器(16) 一端通过信号线与被测热节流器(1 相连，另一端通过信号线与控制与显示单元相连；同时，被测热节流器(1 通过加热电源线与控制与显示单元直接相连。
2.根据权利要求1所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统，其特征在于所述气瓶(1)的出口压力小于或等于5MPa;电磁阀SVl (2)为高压电磁阀，耐压值 IOMPa ；过滤器(3)精度为2 μ m，耐压值lOMPa，过滤面积IOcm2以上；减压器的减压能力为(0. 5 10) MPa减至(0. 1 0. 4) MPa ；安全阀(5)耐压值为IOMPa ；电磁阀SV2 (6)为低压电磁阀，耐压值IMPa ；稳压罐(8)设计体积为2. OL,工作压力(0. 1 0. 4)MPa,耐压值3MPa ；管路手阀GVl (9)、管路手阀GV2 (10)、管路手阀GV3 (13)和管路手阀GV4 (17)的耐压值30MPa ；流量计Fl (11)和流量计F2(U)为高精度气体流量计，量程分别为3sCCm、 20sCCm，准确度彡1.0% ；压力传感器PTl (7)精度为0. 5%，测试范围为O 2MPa ；压力传感器PT2(14)精度为0. 25%，测试范围为0 2MPa;温度传感器(16)型号为PT100，控制范围0 200°C ；真空室(18)的真空度范围0 KT2Pa ；真空泵(19)为机械式，极限真空度为KT2Pa ；真空计(20)为电阻式，测试范围为0 IO-2Pa0
3.一种采用权利要求1所述的一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统的测试方法，其特征在于所述方法步骤如下步骤1，将被测热节流器(15)安装到系统上；步骤2，合上真空泵(19)电源开关，开始抽真空，开真空计(20)，确认真空系统状态正常；步骤3，给控制与显示单元加电；步骤4，打开气瓶(1)的阀门；步骤5，在控制与显示单元的控制计算机上，打开流量测试系统操作界面程序，根据操作界面上的标志进行被测热节流器(1 的工作压力和温度参数的设置，将压力和温度设定到需要的值；步骤6，通过控制与显示单元进行被测热节流器(1 工作压力和温度的调节，达到步骤5设定值；步骤7，确认控制与显示单元中显示的流量计Fl(ll)、流量计F2(U)、压力和温度显示状态正常；步骤8，打开管路手阀GVl (9)和管路手阀GV2 (10)；步骤9，确认真空计OO)的压力显示小于1 后，打开被测热节流器进气端管路手阀 GV3(13)、出气端管路手阀GV4(17)开始测试；步骤10，至少延时aiiin，通过控制与显示单元进行数据记录和数据保存，测试结束；步骤11，依次关闭管路手阀GV3 (13)和管路手阀GV4(17)；步骤12，通过控制与显示单元关闭电磁阀SVlQ)、电磁阀SV2 (6)和被测热节流器(15)加热；步骤13，关闭控制与显示单元中的运行程序；步骤14，关闭气瓶(1)上的阀门；步骤15，依次关闭真空计OO)和真空泵(19)的电源。
全文摘要
本发明公开了一种离子电推进用微小流量热节流器测试系统和方法，属于自动化控制领域。所述系统包括气瓶、电磁阀SV1、过滤器、减压器、安全阀、电磁阀SV2、压力传感器PT1、稳压罐、管路手阀GV1、管路手阀GV2、流量计F1、流量计F2、管路手阀GV3、压力传感器PT2、被测对象、温度传感器、管路手阀GV4、真空室、真空泵、真空计、控制与显示单元。本发明所述系统具备一定的集成度和自动化程度，测试系统稳定性好，测试准确性高，且配置灵活，便于使用。
文档编号G01D21/02GK102445355SQ20111031580
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者唐福俊, 孙运奎, 李娟 , 李达, 杨福全, 梁凯, 田立成, 高军 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所