一种测量火箭贮箱液氮液位的设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于火箭用贮箱液位测量设备【技术领域】，提供了一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，用于解决普通液位测量设备无法测量低温液氮液位，低温液位测量设备成本高昂的技术问题。本实用新型的技术方案：根据普通电阻在液氮温度下阻值变化较大的原理，利用普通电阻代替温度传感器。本实用新型的有益效果：具有结构简单，成本较低的优点；可以直接与通用采集计算机连接，操作方便。
【专利说明】一种测量火箭箱液氮液位的设备
【技术领域】
[0001]本实用新型属于火箭用贮箱液位测量设备【技术领域】，具体涉及一种测量火箭贮箱液氮液位的设备。
【背景技术】
[0002]运载火箭贮箱是火箭系统上最重要的一个部分，它用来盛装高压液体推进剂。同时是箭体承力结构的一部分。推进剂贮箱要求密封，装上推进剂后不允许有泄漏。因此在火箭贮箱研制阶段需要对其进行液压试验以研究其受力情况。
[0003]通常火箭贮箱盛放的高压液体多为液氢、液氧。如果用这两种液体进行液压试验，因为液氢液氧的温度较低同时试验中容易发生燃烧甚至爆炸，因此比较危险，工程上通常使用较为安全的液氮进行液压试验。在液氮加注过程中，因为火箭贮箱非透明，液位无法目测，所以需要测量液氮的液位。若使用液氮流量计计算液位，但在加注过程中，液氮不断挥发，无法计算出准确的液位。通常采用液位测量装置来测量火箭贮箱液氮液位。
[0004]因为液氮的温度为_196°C，一般的液位测量设备无法工作于此温度。因此需要用低温液位测量设备。但是这些设备的价格较为昂贵，通常使用测量温度的方法测量液位，其原理是:当液氮没过温度测点时，测量的温度为液氮的温度，表明液氮已经到达此液位。在实际的应用中，需要专门购置温度的测量设备和温度传感器，增加了测量成本。
[0005]因此要求一种能直接连接通用采集计算机的成本较低的测量火箭贮箱液氮液位的设备。对此发明了本专利，本专利可以直接与通用采集计算机连接，结构简单、成本较低，满足要求。已经在火箭贮箱液氮液压试验中使用。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种
[0007]实现本实用新型目的的技术方案如下:
[0008]一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，包括液位传感电阻、三个桥臂电阻、一个供电电源和输出接口 ；三个桥臂电阻与液位传感电阻组成一个电桥，供电电源用于为电桥供电，输出接口是电桥的输出端；输出接口与数据采集设备相连，用于测量液位传感电阻阻值的变化；液位传感电阻固定在火箭贮箱壁上，连接液位传感电阻的导线穿过火箭贮箱引线孔向火箭贮箱外引出。
[0009]所述液位传感电阻为一个电阻或多个电阻。
[0010]所述桥臂电阻为三个电阻或三组电阻。
[0011 ] 所述供电电源为稳压电源。
[0012]所述液位传感电阻和三个桥臂电阻阻值相同。
[0013]所述液位传感电阻和三个桥臂电阻均采用阻值为120 Ω或350 Ω普通电阻。
[0014]本实用新型的有益效果在于:
[0015]本实用新型的测量火箭贮箱液氮液位的设备根据普通电阻在液氮温度下阻值变化较大这一原理，利用成本极低的普通电阻代替造价较高的温度传感器，极大的降低了成本，具有结构简单、节约空间等优点；并且，可以直接与通用采集计算机等数据采集设备直接连接读取结果，操作方便。本实施例的测量设备将普通电阻在液氮温度下阻值变化大的原理，创造性地应用于解决火箭贮箱内部液位测量的技术问题，极大的降低了系统成本，且操作方便，测量结果准确度高，在实际应用中具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的原理示意图；
[0017]图2为本实用新型与某液氮液位传感器液位到达时间对比表。
[0018]图中:
[0019]1-火箭贮箱壁、2-液位传感电阻、3-火箭贮箱引线孔、4-桥臂电阻、5-供电电源、6-输出接口。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
[0021]本实施例提供了一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其原理如图1所示，包括液位传感电阻2、三个桥臂电阻4、一个5V供电电源5和输出接口 6。三个桥臂电阻4与液位传感电阻2组成一个电桥,供电电源5用于为电桥供电,输出接口 6是电桥的输出端；输出接口 6与数据采集设备相连，用于测量液位传感电阻2阻值的变化；液位传感电阻2固定在火箭忙箱壁I上，连接液位传感电阻2的导线穿过火箭忙箱引线孔3向火箭忙箱外引出；火箭贮箱壁I和火箭贮箱引线孔3不包含在本实用新型内。
[0022]本实施例提供的测量火箭贮箱液氮液位设备的原理是，当液氮接触液位传感电阻2时，电阻阻值发生剧烈变化，当液氮没过液位传感电阻2后，液位传感电阻2阻值保持不变。通常通用的数据采集设备只能采集电压信号，所以采用三个桥臂电阻4与液位传感电阻2组成电桥，由5V供电电源5提供激励，将液位传感电阻2的电阻变化转换成电压变化，通过输出接口 6传输给通用的数据采集设备。
[0023]液位传感电阻2和三个桥臂电阻4使用相同的电阻，由于火箭贮箱内液氮的液位只是有在液氮没过液位传感电阻2后才能指示出来，因此本实施例的测量火箭贮箱液氮液位的设备相当于一个开关信号，用于指示液位是否到达液位传感电阻2的位置。可以认为当输出电压到达某个极值并保持不变后，液氮液位到达液位传感电阻2的位置。、随着火箭贮箱内液氮液位的升高，输出电压经历稳定不变，剧烈变动然后到达某个极值并保持不变等几个阶段。当输出电压剧烈变动到最终到达极值并保持不变需要短暂的时间，这段时间内液氮仍持续继续注入火箭贮箱。考虑到火箭贮箱的体积较大，液位传感电阻2的高度和火箭贮箱的高度相比很小，因此液位传感电阻2的高度可以忽略不计，这段时间内引起的液氮液位变化也可以忽略。由于导线的电阻与液位传感电阻2和三个桥臂电阻4相比非常小，且不影响判断结果，因此导线的电阻也可以忽略。
[0024]液位传感电阻2和三个桥臂电阻4可以使用120 Ω或350 Ω普通电阻，5V供电电源5使用稳压电源。在测量导线电阻后，液氮液位到达后输出的电压可以由电桥计算公式算出，作为液位到达判断依据。
[0025]本实施例的测量设备可以测量火箭贮箱一个液位，也可以在火箭贮箱壁上设置多个液位传感电阻2测量多个液位。但考虑到这种方式可能导致液位计算公式复杂及线路与整体系统兼容性差等原因，且本设备成本极其低廉，在具体的火箭贮箱液氮液压试验中，可以根据具体情况，在多个需要测量液位的火箭贮箱箱壁处使用多个本设备进行多个液位的测量。此外，本实施例的液位测量设备的应用不限于火箭贮箱内液氮液位测量，还可以应用于其他箱体等结构内部的液位测量。
[0026]本实施例的测量设备将普通电阻在液氮温度下阻值变化大的原理，创造性地应用于解决火箭贮箱内部液位测量的技术问题，利用成本极低的普通电阻代替造价较高的温度传感器，极大的降低了成本，且操作方便，测量结果准确度高，在实际应用中具有重要意义。
[0027]现有技术中用于解决该技术问题的常见液氮液位传感器价格都在数千元，而本实用新型的成本只有十几元，在成本上具有明显优势。在某次实验中，将本设备与某液氮液位传感器测量的液位到达时间进行对比，对比结果如图2所示。由此可见，当达某个液位时，在时间上本实施例的测量设备与该液氮液位传感器测量的液位到达时间差别很小。由于火箭贮箱液压试验中对于液氮液位到达时间要求精度不高，上述测量结果的差别完全可以忽略，采用成本较低的本测量装置对于实验进行完全没有影响。
[0028]本装置可以直接与通用采集计算机等数据采集设备直接连接读取结果，操作方便。并且，本装置还具有结构简单、节约空间的优点；在液压试验中能够避免试验设备占用空间大、线路复杂等技术问题，具有良好的实用性和可操作性。
[0029]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其特征在于:包括液位传感电阻(2)、三个桥臂电阻(4)、一个供电电源(5)和输出接口(6);三个桥臂电阻⑷与液位传感电阻(2)组成一个电桥，供电电源(5)用于为电桥供电，输出接口(6)是电桥的输出端；输出接口(6)与数据采集设备相连，用于测量液位传感电阻(2)阻值的变化；液位传感电阻(2)固定在火箭贮箱壁(I)上，连接液位传感电阻(2)的导线穿过火箭贮箱的线孔(3)向火箭贮箱外引出。
2.如权利要求1所述的一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其特征在于:所述液位传感电阻(2)为一个电阻或多个电阻。
3.如权利要求1所述的一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其特征在于:所述桥臂电阻(4)为三个电阻或三组电阻。
4.如权利要求1所述的一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其特征在于:所述供电电源(5)为稳压电源。
5.如权利要求1所述的一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其特征在于:所述液位传感电阻(2)和三个桥臂电阻(4)阻值相同。
6.如权利要求1所述的一种测量火箭贮箱液氮液位的设备，其特征在于:所述液位传感电阻(2)和三个桥臂电阻(4)均采用阻值为120 Ω或350Ω普通电阻。
【文档编号】G01F23/24GK204085633SQ201420481797
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】王涛, 葛鹏, 杜珺, 刘彦毛, 白燕, 许卫华 申请人:北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院