一种发动机地面试验远程测试系统及测试方法与流程

本发明属于本发明涉及固体发动机测试领域，特别是一种发动机地面远程试验测试系统及测试方法。
背景技术：
：固体火箭发动机研制、生产过程中，需要通过地面试验考核发动机各部件的结构完整性，通过测量发动机工作过程的压强、推力等性能参数评定发动机内弹道性能及其能量特性，为发动机研制及生产提供依据。国内同行业目前的方法是：由于试验的危险性，测试设备一般布设在距离试车台两三百米远的测控工房内，在测控工房与试车台之间铺设实体多芯测试线缆，通过实体多芯测试线缆将试车台传感器输出的毫伏级电压测试信号传输给测控工房内的测试设备进行采集，发动机地面试验测试原理如图1所示。随着测试距离的增加，毫伏级电压测试信号会产生衰减，远距离传输可能造成测试信号失真，给测试精度带来较大影响，目前测试设备与试车台间的最远测试距离只能几百米。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种发动机地面试验远程测试系统及测试方法，可实现固体火箭发动机的测试信号远程实时测量。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种发动机地面试验远程测试系统，包括标准校准机，标准校准机与传感器和信号转换发射器依次电连接，信号转换发射器与信号接收还原器通过光纤连接，信号接收还原器与采集装置电连接。优选的方案中，所述传感器通过直流稳压电源进行激励供电。优选的方案中，所述传感器和信号转换发射器之间设有放大器，放大器与传感器和信号转换发射器电连接。本发明还提供一种发动机地面试验测试系统的测试方法，包括如下步骤：步骤一、由直流稳压电源对传感器进行激励供电，使用标准校准机对传感器施加不同台阶的标准力值；步骤二、采集装置采集不同台阶的标准力值对应的电压值；步骤三、根据试验数据计算电压值和标准力值的关系公式；步骤四、发动机地面测试，采集装置采集电压数据，通过关系公式计算发动机试验时的实时力值。优选的方案中，所述步骤三中，电压值和标准力值的关系为线性关系，具体的关系式为，y＝a+bx，x为力值，y为电压值。优选的方案中，a和b的具体计算方法如下：其中：k为施加标准力值的试验次数；xi为第i次施加的标准力值；yi为i次采集装置采集的电压值。优选的方案中，步骤四中，计算得出发动机的实时力值后，进行精度计算。优选的方案中，精度计算方法如下：u＝ma|(x(bci+t0.95sci),(bfi+t0.95sfi))|ur＝u/yfs其中：ur—测试精度；yfs—传感器的满量程输出；t0.95—置信度为95％的t分布因子；bci—第i个校准点正行程平均值与该值最小二乘值之差的绝对值；bfi—第i个校准点反行程平均值与该值最小二乘值之差的绝对值；ycij—第i个校准点上第j次正行程校准数据；yci—第i个校准点正行程校准数据的平均值；yfij—第i个校准点上第j次反行程校准数据；yfi—第i个校准点反行程校准数据的平均值；r—校准的循环次数。本发明提供的一种发动机地面试验远程测试系统及测试方法，可实现测试信号远程实时测量，远程实时测量距离不低于25km，测试精度优于0.3％，该测试方法为大型发动机研制试验提供了可靠保障。附图说明下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明：图1为现有技术的控制框图；图2为本发明的控制框图；具体实施方式如图2所示，一种发动机地面试验测试系统，包括标准校准机，标准校准机与传感器、放大器和信号转换发射器依次电连接，信号转换发射器与信号接收还原器通过光纤连接，信号接收还原器与采集装置电连接。所述传感器通过直流稳压电源进行激励供电。使用过程：试验前，由直流稳压电源对传感器进行(10～12)v的激励供电，使用标准校准机对传感器施加标准力值，传感器输出(0～20)mv的微电压信号经放大器放大，输出(0～4)v的电压信号，传输至信号转换发射器，信号转换发射器对放大器输出的(0～4)v的电压信号进行转换，经过光纤进行远程实时传输，到达远端后通过信号接收还原器将该测试信号还原成(0～4)v的电压信号，采集装置对该电压信号进行采集。一种发动机地面试验测试系统的测试方法，包括如下步骤：步骤一、由直流稳压电源对传感器进行激励供电，使用标准校准机对传感器施加不同台阶的标准力值。步骤二、采集装置采集不同台阶的标准力值对应的电压值。步骤三、根据试验数据计算电压值和标准力值的关系公式，电压值和标准力值的关系为线性关系，具体的关系式为，y＝a+bx，x为力值，y为电压值。a和b的具体计算方法如下：其中：k为施加标准力值的试验次数；xi为第i次施加的标准力值；yi为i次采集装置采集的电压值。步骤四、发动机地面实际测试，采集装置采集电压数据，通过关系公式，根据采集装置采集的电压数据y，反算发动机试验时的实时力值x。优选的，计算实时力值后，进行精度计算，判断测试精度是否达到要求。精度计算方法如下：u＝ma|(x(bci+t0.95sci),(bfi+t0.95sfi))|ur＝u/yfs其中：ur—测试精度；yfs—传感器的满量程输出；t0.95—置信度为95％的t分布因子；bci—第i个校准点正行程平均值与该值最小二乘值之差的绝对值；bfi—第i个校准点反行程平均值与该值最小二乘值之差的绝对值；ycij—第i个校准点上第j次正行程校准数据；yci—第i个校准点正行程校准数据的平均值；yfij—第i个校准点上第j次反行程校准数据；yfi—第i个校准点反行程校准数据的平均值；r—校准的循环次数。下面以具体的试验操作进行具体说明，待测试发动机与测试设备距离约25km，即在安装在发动机上的测试传感器与远程测试系统间铺设25km的光纤。对传感器实施压力值x，通过采集装置进行校准的电压值y的采集，具体数据如下：根据计算得出a＝485，b＝0.3276。从而得出电压值和标准力值(压力值)的关系式为，y＝485+0.3276x。对固体发动机进行实际测试，采集装置采集的电压值为2600mv，根据关系式可以反算出该发动机的压力值为6456kpa。计算测试精度ur，ur＝u/yfs。在本实施例中，yfs的具体值为3276。u＝ma|(x(bci+t0.95sci),(bfi+t0.95sfi))|t0.95为4.303，r的具体值为3。bci为第i个校准点正行程平均值与该值最小二乘值之差的绝对值，bfi为第i个校准点反行程平均值与该值最小二乘值之差的绝对值，ycij为第i个校准点上第j次正行程校准数据，yci为第i个校准点正行程校准数据的平均值，yfij为第i个校准点上第j次反行程校准数据，yfi为第i个校准点反行程校准数据的平均值，具体数据如下：标准力值(压力值/kpa)0200040006000800010000正行程平均值yci48511421798245631133770反行程平均值yfi48611471805246331173776正行程标准偏差sci0.450.740.670.450.540.77反行程标准偏差sfi0.721.200.740.410.750.66正行程系统偏差bci1.31.31.60.70.70.7反行程系统偏差bfi1.30.72.32.82.32.5bci+t0.95sci3.234.504.512.603.064.04bfi+t0.95sfi4.385.895.524.595.535.38计算得出测试精度＝5.89/3276＝0.18％。优于预期目标0.3％。综上所述，测试系统与待测发动机距离25km，测试精度可以达到0.18％，达到设计指标。当前第1页12